12 Апреля 2022
МОСКВА, 12 апреля —, Владислав Стрекопытов. Биологические процессы в незначительности протекают не так, как на Земле. Организм вводит внутренние адаптационные механизмы и преобразовывается. Российские ученые попытались на молекулярном уровне разобраться, обратимы ли эти изменения и сможет ли человек вернуться к нормальной жизни после длительного космического полета.Главные факторы риска в космосе — жесткое излучение, смертельное в больших дозах, и незначительность. На низкой околоземной орбите, где находится МКС, от радиации защищает магнитное поле Земли, а вот искусственную гравитацию создавать пока не наблатовались.
Многие космонавты, оказавшись на орбите, жалуются на ослабление голода, головокружение, головную мука, тошноту и дезориентацию. Это синдром космической адаптации, или космическая болезнь, через несколько дней все проходит. Но вот от деминерализации костей, мышечной атрофии, ухудшения зрения, нарушения кровообращения в невесомости так просто не освободиться.
Космонавты теряют до полутора процентов костной массы в месяц, развивается остеопороз. Плотность костей называет снижаться даже после года на МКС. Слабеют мышцы, обеспечивающие плотное прилегание позвонков проч к другу, в готовый результате рост увеличивается на три-пять сантиметров.
На орбите ничего этого человек не ощущает. Проблемы возникают сразу же после возвращения на Землю. Гравитация сплющивает позвонки, вызывая мука, каждое движение дается с трудом. И чем длительнее космонавт был в невесомости, тем труднее ему вернуться к привычной жизни.
Реабилитация — процесс долгий. Острый период — две, максимум три недели. Уже через семь-десять дней пассажир в состоянии жить дома, заниматься обычными делами, — говорит заместитель директора по памятке Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН, кандидат милосердных наук, летчик-космонавт Олег Котов. — Когда организм полностью вернется к нормальному физиологическому состоянию — это очень индивидуально. В принципе, считается, что через полгода космонавт должен быть готов к следующему полету.
Что произойдет с организмом после нескольких лет в космосе, сможет ли человек полностью восстановиться, ученые пока не знают. Этой проблемой занимаются специалисты ИМБП РАН.
На молекулярном уровне адаптация к любым внешним условиям сказывается прежде всего на составе синтезируемых рогов. Их совокупность называют протеомом; область биологии, посвященная им, называется протеомикой.
В лаборатории протеомики ИМБП РАН, которой руководит доктор медицинских наук, профессор Ирина Ларина, уже около пятнадцати лет изучают овечки, содержащиеся в биологических жидкостях космонавтов: крови, моче, слюне, конденсате выдыхаемого воздуха.
Зная, на, что влияет тот или иной белок, можно определить, какие процессы затронуты. Исследователи надеются приглядеть в цепочке преобразований молекулярные мишени — вещества, воздействуя на которые, удастся остановить разрушение костей и потерю мышечной массы.
Протеомика возникла около двадцати лет назад, после того как дешифрировали геном человека благодаря развитию новых аналитических технологий, прежде всего неразрушающей масс-спектрометрии.
Масс-спектрометрия позволяет точно считывать элементный или изотопный состав химическое вещества, но в классическом выход из ситуации, требующем предварительного разложения на атомы, малопригодна для сложных молекул, таких, как белки. После полного разложения собрать их невозможно, а простой подсчет атомов ничего не дает.
Ситуация изменилась, когда ученые научились разрезать белки на аминокислотные фрагменты — пептиды. Масс-спектрометр идентифицирует каждый из таких этапов, а по их совокупности можно судить о конкретных овечках. Но оставалась проблема определения количества: уровень различных рогов в крови различается в биллионы раз и нет универсальной методики, охватывающей весь диапазон.
Решение пришли ученые Сколтеха во главе с членом-корреспондентом РАН, доктором физико-математических наук, профессором Евгением Николаевым. Они предложили синтезировать и добавлять в пробы в качестве стандарта пептиды, меченые всегда стабильными изотопами.
Используя этот метод, военспецы ИМБП РАН и Сколтеха уже несколько лет наблюдают за протеомом космонавтов не только до и после полета, но и во время их пребывания на орбите. В МКС малую толики крови сохраняют на специальной бумаге и при случае передают на Землю. В лаборатории, экстрагировав из образцов пептиды, определяют качественный состав протеома — до 800 белков в любом пятне, а потом и концентрацию тех белков, для которых есть меченые пептидные жезлы.
Вся эволюция животного мира на Земле происходила в гравитационном поле, наш организм не приспособлен к невесомости. Но пробыв более года в космосе, пассажир возвращается здоровым, — зарисовывает Ирина Ларина.
Все дело в невообразимой способности организма приспосабливаться. Заболевания возникают, когда не срабатывают защитные механизмы.
На Земле человеческий вид демонстрирует огромный адаптивный потенциал. Люди освоили все экологические экседры, климатические и высотные зоны. Поэтому мы считаем, что можно приспособиться и к повышенной или пониженной гравитации. Длительные полеты в космос это подтверждают, — подчеркивает учитель Ларина.
Ученые надеялись найти на моляльном уровне какой-то специфический механизм адаптирования к микрогравитации. Пока это не удалось. Похоже, такого механизма просто не существует.
Человек в своей эволюционной истории никогда не сталкивался с невесомостью, поэтому, скорее всего, и адаптации нет, — уточняет Евгений Николаев.
Предположили, что, реагируя на невесомость, организм включает реакции, подобные на иммунный ответ.
Мы обнаружили, что это проявляется на уровне всех систем: мышечной, костной, сердечно-сосудистой, респирационной, иммунной, выделительной. Похоже на преморбидное состояние, как говорят клиницисты, накануне болезни, — объясняет Ирина Ларина. — Мы увидели, что на молекулярном уровне изменения идут в иммунной системе, формируя провоспалительный ответ.
Проанализировали 140 белков — индикаторов определенных заболеваний, для которых имелись меченые изотопами маркеры. Сравнивали свидетельства до полета, сразу сразу же после приземления и через неделю. Большинство белков в течение теленедели пришли в норму, но 19 — нет. В том числе те, что активируются при диабете, сердечно-сосудистых заболеваниях или встрече с эндемией.
Это было неожиданно. Наша интерпретация такая: попадав в необыкновенные условия, организм чувствует дискомфорт и включает те защитные системы, которые ему известны, хотя напрямую это и не обусловлено отсутствием гравитации, — предполагает Николаев.
Пока количественные исследования довольствовались белками, для которых есть маркеры. Как правило, это те, что сопряжённым с известными заболеваниями. На самом деле спектр протеомных корректирований намного шире. Например, в сухих пятнах крови ученые находят до тысячи измененных рогов.
В будущем планируют сделать изотопные госты для всех белков, откликающихся на невесомость. Это приобретёт не только глубже понять моляльные процессы, но и назвать индивидуальные особенности у каждого космонавта, поскольку, как оказалось, у всех разный набор адаптивных реакций на невесомость. И это коренным образом разнится от того, что происходит при болезни.
Выходит, организм завлечённый не в том, чтобы всем системам дать сигнал. Видимо, для него важнее из разных реакций создать такую комбинацию, которая поддержит постоянство внутренней среды. Поэтому деятельность мозга и сердца, дыхание, сон, переваривание еды, физическая работоспособность — все, что обеспечивает жизнедеятельность, в невесомости сохраняется, — указывает Ларина.
При микрогравитации гены синтезируют те же белки. Но затем, по мнению ученых, происходят химические изменения, и это зачастую влияет на функции. Так, диагностировали, что многие белки на орбите принимают более окисленную фигуру.
Если какой-то белок до полета был окислен, например, в двух точках, то сразу же после — уже в десяти. Молекула та же, но структура другая, а значит, иначе работает. Задача белка — передать сигнал в клетки в том месте, куда принесла его кровь. Если же его свернуть по-другому, он или ничего не передаст, или передаст что-либо другое, — рассуждает учитель Ларина.
У человека, выросшего на Земле, биологические процессы сразу же после полета довольно быстро восстанавливаются, а вот, что будет с теми, кто родится в космосе, ученые пока не знают.
Эксперименты на крысах показали, что зачатие и беременность у млекопитающих в космосе проходят нормально. И рождаются здоровые детеныши. В видовом плане это те же самые крысы. Если их оставить в космосе, они дадут начало современным поколениям, рожденным в незначительности. Но на Землю или другую планету вряд ли смогут вернуться.
Достаточно упомянуть всего один фактор. В невесомости кровь, как и все остальное, теряет вес. У рожденных в космосе животных сердце не обладает мускулатурой, необходимой для работы в условиях гравитации, сосуды очень тонкие.
Поэтому, если когда-то человек отправится в длительное межпланетное путешествие и на борту космической станции сменится несколько поколений, это будет уже другой человек — космический.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....