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 Университетского колледжа Лондона (UCL).
Исследование, опубликованное 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.
Исследователи знают, что космические полеты вызывают определенные проблемы со здоровьем. Эти проблемы включают потерю костной массы, ослабление сердца и зрения, а также развитие камней в почках. Считается, что многие из этих проблем связаны с воздействием космической радиации, такой как солнечный ветер от Солнца и галактическое космическое излучение (ГКИ) из дальнего космоса, от которых на Земле нас защищает магнитное поле планеты. 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.
В этом исследовании, финансируемом Wellcome, St Peters Trust и Kidney Research UK (KRUK), группа исследователей под руководством UCL из более чем 40 учреждений на пяти континентах провела ряд экспериментов и анализов, чтобы выяснить, как почки реагируют на космический полет.
Это включало биомолекулярные, физиологические и анатомические оценки с использованием данных и образцов из 20 исследовательских когорт. В их число вошли образцы из более чем 40 низкоорбитальных космических полетов с участием людей и мышей, большинство из которых осуществлялись на Международной космической станции, а также 11 космических симуляций с участием мышей и крыс.
В семи из этих симуляций мыши подвергались симулированному воздействию доз ГКИ, эквивалентных 1,5-летнему и 2,5-летнему полетам на Марс, что имитировало космический полет за пределы магнитного поля Земли.
Результаты показали, что почки как человека, так и животных «ремоделируются» под воздействием космической среды, 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 ГКИ, хотя необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли взаимодействие микрогравитации и ГКИ 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 ГКИ, в течение 2,5 лет, получили необратимые повреждения и утратили свою функцию.
Доктор Кит Сью, первый автор исследования из London Tubular Centre, расположенного на базе отделения почечной медицины UCL, сказал: "Мы знаем, что происходило с астронавтами во время относительно коротких космических полетов, которые проводились до сих пор, в плане увеличения количества проблем со здоровьем, таких как камни в почках. Но мы не знаем, почему эти проблемы возникают, и что будет происходить с астронавтами во время более длительных полетов, таких как предполагаемая миссия на Марс".
"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".
Авторы говорят, что, хотя результаты исследования выявляют серьезные препятствия для полета на Марс, необходимо выявить проблемы, прежде чем разрабатывать решения.
Профессор Стивен Б. Уолш, старший автор исследования из London Tubular Centre, отделения почечной медицины UCL, 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 быть полезны и на Земле, например, позволяя почкам раковых больных переносить более высокие дозы радиотерапии, поскольку почки являются одним из ограничивающих факторов".
Хотя в исследовании описано, что происходит с почками только до двух с половиной лет, на данный момент это наиболее полные данные.
