Подорож на Марс може загрожувати здоров’ю астронавтів навіть через багато років після повернення. Нове дослідження показало, що поєднання космічної радіації та умов мікрогравітації може спричиняти тривалі зміни в організмі, зокрема пошкодження серця та ослаблення імунної системи.
Роботу дослідників Медичного коледжу Вісконсину опублікували в журналі PLOS ONE. Оскільки тривалі експерименти з небезпечним космічним випромінюванням на людях неможливі з етичних міркувань, науковці вивчали вплив цих чинників на щурів.
Як відтворили умови далекого космосу
У досліді використовували щурів середнього віку, щоб приблизно відтворити вік досвідчених астронавтів. Для імітації невагомості задні кінцівки тварин підвішували під кутом 30 градусів на 30 днів. Такий метод, розроблений NASA, спричиняє переміщення рідин організму до голови та зменшує навантаження на нижню частину тіла.
Радіаційний вплив відтворювали в спеціальній лабораторії NASA при Брукгейвенській національній лабораторії. Учені використовували установку simGCRsim, яка імітує галактичне космічне випромінювання за допомогою високоенергетичних протонів і важких іонів, зокрема кремнію та заліза.
Після опромінення щурів продовжували утримувати в умовах імітованої невагомості, а потім спостерігали за ними приблизно рік. Це дало змогу оцінити не лише безпосередні реакції організму, а й віддалені наслідки.
Радіація залишила рубці навколо судин серця
Одним із найтривожніших результатів стало виявлення периваскулярного фіброзу — утворення рубцевої тканини навколо коронарних судин, які постачають кров до серцевого м’яза.
У щурів, які отримали дозу радіації 1,5 грея, рубцева тканина збільшувалася навіть через тривалий час після опромінення. Через 270 днів її обсяг приблизно подвоївся. Такі зміни можуть стискати судини та підвищувати ризик серцевого нападу. Імітація невагомості практично не вплинула на цей ефект — він був пов’язаний передусім із радіацією.
Особливо важливим виявився результат експерименту з нижчою дозою, яка краще відповідала сукупному радіаційному навантаженню під час потенційної трирічної місії на Марс. Спочатку рубців не було помітно, однак через рік їх виявили у 83% опромінених щурів.
Це свідчить, що наслідки космічного випромінювання можуть проявлятися із значною затримкою. Водночас переносити ці цифри безпосередньо на людей не можна: дослід проводили на тваринах, а не на астронавтах.
Імунна система відновлювалася повільніше
Другим серйозним сигналом стали зміни в роботі імунної системи. Через кілька місяців після експерименту в селезінці щурів залишалося приблизно на дві третини менше природних клітин-кілерів (NK-клітин), ніж очікувалося.
Ці клітини допомагають організму знищувати клітини, уражені вірусами, а також деякі ракові клітини. Їхня тривала нестача потенційно може послаблювати імунний захист.
На відміну від змін у серці, тут негативні наслідки виникали через поєднання двох чинників — радіації та імітованої невагомості. У щурів, які зазнали лише впливу умов мікрогравітації, клітинні показники з часом відновлювалися. Коли ж до цього додавалося опромінення, відновлення було значно гіршим. Дослідники припускають, що радіація могла порушити здатність кісткового мозку реагувати на фізіологічний стрес.
Чи означає це, що політ на Марс надто небезпечний?
Дослідження не доводить, що майбутні астронавти обов’язково зіткнуться з такими самими наслідками. Експерименти на щурах не відтворюють усіх особливостей людської фізіології, а лабораторне опромінення відрізняється від реального космічного середовища. Крім того, результати залежать від дози радіації та умов експерименту.
Проте робота вказує на проблему, яку важко ігнорувати під час планування тривалих космічних місій: небезпека може не завершуватися після повернення на Землю. Радіаційне пошкодження серця та порушення імунної системи здатні розвиватися поступово, тому їх важливо враховувати під час розроблення захисту космічних кораблів, медичного моніторингу та стратегій підтримання здоров’я екіпажу.
