Структура и функции почек изменяются в результате космических полетов, а галактическая радиация вызывает необратимые повреждения, которые поставят под угрозу любую миссию на Марс, говорится в новом исследовании, проведенном учеными из Калифорнийского университета. Работа, опубликованная в журнале Nature Communications, является крупнейшим на сегодняшний день анализом состояния почек в условиях космического полета и включает первый набор данных о состоянии здоровья астронавтов. Исследование опубликовано в рамках специального сборника Nature, посвященного космосу и здоровью.
Ученые знают, что космические полеты вызывают определенные проблемы со здоровьем, с 1970-х годов, когда люди впервые вышли за пределы магнитного поля Земли. Эти проблемы включают потерю костной массы, ослабление сердца и зрения, а также развитие камней в почках.
Считается, что многие из них связаны с воздействием космической радиации, такой как солнечный ветер и галактическое космическое излучение (ГКИ) из дальнего космоса, от которых на Земле нас защищает магнитное поле. Поскольку большинство пилотируемых космических полетов происходит на низкой околоземной орбите (НОО) и частично защищено магнитным полем Земли, только 24 человека, побывавшие на Луне, подверглись воздействию непримиримого ГКИ и то лишь в течение короткого времени (6-12 дней).
Никто не изучал, какие изменения могут происходить в почках и других органах в результате условий, которые могут возникнуть во время космического путешествия за пределами магнитного поля Земли в течение более длительного времени. Группа исследователей из более чем 40 учреждений на 5 континентах провела ряд экспериментов и анализов, чтобы выяснить, как почки реагируют на космический полет.
Работа включала биомолекулярные, физиологические и анатомические оценки с использованием данных из 20 исследовательских групп. В их число вошли образцы из более чем 40 низкоорбитальных космических полетов с участием людей и мышей, большинство из которых осуществлялись на МКС, а также 11 космических симуляций с участием мышей и крыс. В семи из этих симуляций мыши подвергались воздействию доз ГКР, эквивалентных 1,5-летнему и 2,5-летнему полетам на Марс.
Результаты показали, что почки как человека, так и животных «ремоделируются» под воздействием космических условий, причем специфические почечные канальцы, отвечающие за тонкую настройку кальциевого и солевого баланса, демонстрируют признаки сокращения менее чем через месяц пребывания в космосе. По мнению исследователей, вероятной причиной этого является микрогравитация, а не ГКР, хотя необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли взаимодействие микрогравитации и ГКР ускорить или ухудшить эти структурные изменения.
Ранее считалось, что основной причиной образования камней в почках во время космических полетов является исключительно потеря костной ткани под воздействием микрогравитации, что приводит к накоплению кальция в моче. Результаты исследования, проведенного командой UCL, указывают на то, что в результате космического полета коренным образом меняется процесс переработки солей почками, что, вероятно, и является основной причиной образования камней в почках.
Возможно, самым тревожным выводом, по крайней мере для любого астронавта, рассматривающего возможность трехлетнего полета на Марс, является то, что почки мышей, подвергшиеся облучению, имитирующему ГКР, в течение 2,5 лет, получили необратимые повреждения и утратили свою функцию.
«Если мы не разработаем новые способы защиты почек, я бы сказал, что если астронавт сможет долететь до Марса, то на обратном пути ему может понадобиться диализ. Мы знаем, что почки поздно начинают проявлять признаки радиационного поражения; к тому времени, когда это станет очевидным, вероятно, будет уже слишком поздно предотвратить отказ, что катастрофически скажется на шансах миссии на успех», – пояснил Доктор Кит Сью, первый автор исследования.
Профессор Стивен Б. Уолш, старший автор работы, сказал: «Наше исследование подчеркивает тот факт, что если вы планируете космическую миссию, почки действительно имеют значение. Вы не можете защитить их от галактической радиации с помощью экранирования, но по мере того, как мы узнаем больше о биологии почек, возможно, удастся разработать технологические или фармацевтические меры для облегчения длительных космических путешествий».
Любые препараты, разработанные для астронавтов, могут оказаться полезными и на Земле, например, позволяя почкам раковых больных переносить более высокие дозы радиотерапии, поскольку почки являются одним из ограничивающих факторов в этом процессе.
[Фото: ru.123rf.com]