Ученые нашли фактор, который помешает осуществлению первого пилотируемого полета на Марс при нынешнем уровне медицины. Эксперименты на мышах и космонавтах показали, что без специальных мер почки человека не выдержат долгосрочного полета на Марс и обратно, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.
Уже в этом десятилетии человечество планирует осуществлять пилотируемые полеты в дальний космос — начнется все с американской лунной программы «Артемида», после которой будут детально проработаны детали возможных полетов на Марс. Ученые давно исследуют различные медицинские аспекты долговременых космических полетов, которые могут осложнить или вовсе сделать невозможной экспедицию даже к нашей ближайшей планете. Это и вопросы радиационной безопасности, питания, психологической совместимости, долговременного влияния невесомости и других факторов.
Всевозможные эксперименты, выявляющие действие космических факторов на организм человека, проводились сразу после начала космической эры. Однако околоземные пилотируемые полеты осуществляются на низких орбитах, где экипаж защищен от солнечного и галактического космического излучения магнитосферой Земли. Поэтому первые исследования за пределами магнитосферы стали возможны лишь с 1969 года — наблюдения за американскими лунными астронавтами позволили выявить у них снижение костной массы, ослабление сердечной мышцы и остроты зрения, а также образование камней в почках.
Ученые из Университетского колледжа Лондона впервые исследовали полный спектр воздействия условий космического пребывания на почку — человеческий орган, который особенно уязвим перед действием космической радиации и невесомости.
Чтобы понять, как влияет космос на функционирование почек в долгосрочном полете, ученые проанализировали результаты 20 отдельных когортных исследований, большая часть которых проводилась на борту МКС. Они проводились как на самих космонавтах долговременных экспедиций, так и на мышах с крысами.
Известно, что год, проведенный на МКС, подвергает экипаж дозе радиации, на 50% превышающей пятилетнюю безопасную дозу для работников атомной промышленности. Помимо этого, в ходе семи отдельных экспериментов грызуны подвергались искусственной радиации, имитирующей космическое излучение в ходе экспедиции к Марсу за пределами магнитосферы Земли длительностью 1,5 и 2,5 года. Кроме того, анализировались данные пилотируемой частной экспедиции Inspiration 4 на корабле Dragon компании SpaxeX, который летал на 200 км выше МКС — тогда за три дня астронавты «схватили» дозу, эквивалентную 9 месяцам пребывания на МКС.
Результаты показали, что долгое пребывание в космосе приводит и у людей, и у животных к структурно-функциональным изменениям почек (ремоделированию), при которых особые канальца, отвечающие за сохранение баланса кальция и соли сужаются менее чем через месяц пребывания в космосе. По мнению ученых, причиной этого скорее всего является микрогравитация. «Мы проанализировали параметры мочи и плазмы на предмет нефротилиаза (камнеобразования) у 66 астронавтов, которые оставались на МКС до 180 суток. Наши данные показали повышенное выделение в мочу метаболитов и электролитов, которые рассматриваются, как факторы риска нефротилиаза», — говорится в исследовании.
Ранее предполагалось, что причиной образования камней в почках при космическом полете является потеря костной массы, которая приводит к появлению кальция в моче. Теперь же ученые показали, что виной этому перестройка процессов переработки соли в почках.
Однако самый тревожный результат, напрямую касающийся возможных в будущем трехлетних полетов к Марсу, показали эксперименты над мышами — их почки в условиях искусственной радиации за 2,5 года необратимо разрушались или полностью отказывали.
«Если мы не разработаем новые способы защиты почек, то, хотя астронавты и могут долететь до Марса, на обратном пути им может понадобиться аппарат гемодиализа. Мы знаем, что почки реагируют на повреждение радиацией с опозданием. И к моменту, когда это это станет заметно, возможно, будет поздно предотвратить отказ, который станет катастрофой для успешного выполнения миссии», — считает автор исследования Кейт Сью.
Ученые полагают, что повреждение почек может стать серьезным препятствием для возможных полетов к Марсу в будущем, если не будут найдены пути решения проблемы. «Вы не можете защитить почки от галактического излучения экраном, но, изучая лучше биологию почек, можно разработать технологические или фармакологические способы облегчения космического полета, — считает Стивен Уолш, соавтор работы. — Любые препараты, разработанные для астронавтов, могут найти применение и на Земле, например, позволяющие почкам онкологических пациентов справляться с высокими дозами радиотерапии».
