Невесомость влияет на здоровье космонавтов на молекулярном уровне

Учёные из России и Канады в совместном исследовании проанализировали влияние условий космического полёта на белковый состав крови у 18 космонавтов. Результаты исследования выявили, что при полётах в космос в организме человека происходят серьёзные изменения на уровне клеток, тканей и органов, помогающие приспособиться к новым условиям. Инициатором исследования является профессор Сколтеха и МФТИ Евгений Николаев.

Влияние полётов в космос на организм человека активно изучается с середины двадцатого века. Хорошо известно, что факторы космического полёта оказывают воздействие на обмен веществ, терморегуляцию, сердечные биоритмы, работу мышц, дыхательную систему и многие другие функции организма человека. Тем не менее молекулярные механизмы, лежащие в основе этого влияния, до сих пор оставались загадкой для учёных и врачей.

Белки – главные игроки в процессах адаптации организма к тем или иным условиям, поэтому специалисты решили обратиться именно к ним. Для того чтобы более подробно изучить влияние невесомости на физиологию человека, учёные проанализировали концентрации 125 белков в плазме крови 18 космонавтов из России, которые находились на Международной космической станции продолжительное время. Космонавты сдавали анализы за 30 дней до полёта, сразу после возвращения на Землю и через 7 дней после возвращения.

Концентрации белков, выбранных учёными, измерялись с помощью метода масс-спектрометрии – технологии, позволяющей проводить идентификацию (определять, что за молекула) и количественный анализ той или иной смеси веществ (количество молекул определённого типа в смеси).

В результате исследования были обнаружены белки, чьи концентрации остаются неизменными, белки, чьи концентрации меняются, но быстро возвращаются к своему обычному уровню, а также те белки, содержание которых в крови восстанавливается очень медленно после возвращения космонавта на Землю.

"Для исследования был взят неслучайный набор белков. Исследованные белки – набор биомаркеров, использующихся для выявления неинфекционных заболеваний человека. Результаты показали, что в условиях невесомости иммунная система ведёт себя как при болезни, потому что организм человека не понимает, что ему делать, и включает всевозможные системы защиты. В нашей работе впервые была использована количественная протеомика (наука о белках — прим.ред.) для таких целей, то есть определялось не только наличие белка, но и его количество. Мы планируем использовать более таргетный подход в будущем, чтобы найти больше специфических белков, отвечающих за изменения в организме человека в условиях невесомости; для этого космонавтам придётся сдавать кровь прямо на орбите", – рассказывает профессор Николаев.

Изменения, которым подвергается организм человека во время космического полёта, очень интересны, потому что к ним нас не подготовила эволюция. Совершенно неизвестно, есть ли у человека механизмы, позволяющие быстро приспосабливаться к абсолютно новым условиям существования.

Результаты, полученные в данном исследовании, показывают, что, скорее всего, таких механизмов нет, так как при полёте в космос процессам адаптации к новым условиям подвергаются все ключевые типы клеток, органов и тканей в организме человека, то есть организм не знает, что делать, и потому пытается делать всё и сразу.

Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Nature Scientific Reports.

Добавим, что ранее исследователи установили: космические миссии делают сердца астронавтов сферическими, а невесомость, помимо прочего, отрицательно воздействует на гены. К слову, изучить влияние космоса на ДНК человека помогло также исследование астронавтов-близнецов. 

Специалистов также волнует здоровье будущих покорителей Красной планеты. Ранее было доказано, что полёт к Марсу повлияет на возраст иммунной системы, кроме того, будущих колонизаторов, вероятно, ожидают потеря памяти, слабоумие и депрессия.