Как космос убивает организм человека
Пребывание в космосе оказывает пагубное влияние на клетки организма, и некоторые изменения могут сохраниться на всю жизнь. В статье подробно сообщается о результатах исследований, которые подтверждают эти выводы ученых. Главный из них — из-за пребывания в космосе клетки стареют быстрее обычного.
Человек не приспособлен к жизни в консервной банке, мчащейся в невесомости со скоростью 30 тысяч километров в час. Однако именно такие условия приходится терпеть астронавтам на МКС.
Невесомость перегружает организм, а просачивающаяся радиация может в какой-то момент вызвать рак и разрушить клетки нервной системы.
Человек привык к земному притяжению. Без него мышцы начинают атрофироваться, кости начинают становиться хрупкими. В космосе человек теряет примерно 1% костной массы каждый месяц — это сравнимо с изменениями в позвоночнике пожилого человека за год.
Кровь и жидкости в теле не циркулируют нормально. Кровь приливает от ног к верхней части туловища, лицо отекает. Из-за внутричерепного давления зрение падает. Некоторые астронавты страдают от проблем со зрением и после возвращения на Землю.
Риск возникновения тромбов возрастает. Пару лет назад у одного астронавта появился тромб в сосуде шеи. К счастью, на станции были препараты для разжижения крови.
Влияние космоса на астронавтов сейчас тщательно изучается. Разные космические организации планируют снова отправить человека на Луну и даже на Марс.
В научном издании Cell недавно была опубликована серия исследований по этой теме.
В одном из исследований проводился анализ образцов крови и клеток 59 астронавтов. Выяснилось, что «энергетический центр клеток», митохондрии, попадает в космосе под сильные перегрузки. Нарушение деятельности митохондрий сказывается на всем организме.
«Мы нашли механизм, который объясняет различные изменения в теле. Все разлаживается, и причина — в деятельности митохондрий», — рассказывает руководитель исследования Афшин Бехешти (Afshin Beheshti) в пресс-релизе НАСА.
Гены человека тоже начинают работать иначе, и у астронавтов также были отмечены повреждения ДНК.
Окружающая среда вызывает так называемые эпигенетические изменения, то есть некоторые гены начинают работать активнее, а некоторые — хуже. Это также сказывается на иммунной системе и работе мышц.
Работа печени и обмен веществ тоже страдают. Объем так называемого «плохого холестерина», липопротеинов низкой плотности, увеличивается, а объем «хорошего холестерина», липопротеидов высокой плотности, сокращается.
Было сделано и такое особо интересное наблюдение: концевые участки хромосом в космосе удлиняются, хотя раньше считалось, что они укорачиваются. Это наблюдение было сделано ранее в исследовании НАСА, когда организм Скотта Келли (Scott Kelly) сравнили с организмом его брата-близнеца. Келли провел на МКС почти год. Брат-близнец ждал его на родной Земле.
Теломеры защищают хромосомы, когда клетки делятся. Однако по мере взросления человека теломеры сокращаются, и, когда защитная оболочка истончается, клетки умирают. Так что чем длиннее теломеры, тем лучше.
Однако удлинение теломер в космосе — не самая хорошая новость. Этот процесс вызывает у человека окислительный стресс, и по возвращении на Землю теломеры астронавтов сокращаются еще сильнее.
Эти изменения не опасны для жизни, но они показывают, что в космосе тело человека испытывает очень сильные перегрузки, а клетки стареют быстрее обычного. И некоторые изменения могут сохраниться на всю жизнь.
Источник
Как космос убивает человека
Организм космонавтов, долгое время выполняющих миссию на МКС, теряет способность сопротивляться заболеваниям, выяснили ученые. Как влияет состояние невесомости на здоровье человека, рассказывает отдел науки «Газеты.Ru».
Иммунитет — это способность организма оказывать сопротивление вторжению чужеродных организмов. Иммунная система представляет собой весьма сложный объект: она состоит из нескольких внутренних органов (красного костного мозга, тимуса, который расположен в верхней части грудной клетки), лимфатических узлов и селезенки. Все эти органы выделяют большое количество специализированных клеток (лимфоцитов, эозинофилов, нейтрофилов и других), которые находят чужеродный микроорганизм или клетку и начинают его атаковать.
Выполнение основных функций приобретенного иммунитета возложено на лимфоциты, которые делятся на два типа: Т-лимфоциты и В-лимфоциты.
Т-лимфоциты обладают очень широким спектром действия (усиливают иммунный ответ, уничтожают поврежденные клетки собственного организма, активируют В-лимфоциты и другие типы активных клеток иммунной системы).
Группа ученых под руководством Брайана Крушиана из Космического центра NASA им. Линдона Джонсона решила выяснить, как длительное пребывание в космосе отражается на функционировании иммунной системы человека. Ранее подобных исследований никогда не проводилось: специалисты располагали информацией лишь о том, как от болезней защищается организм человека, который провел в космосе небольшой по продолжительности период времени. Результаты работы ученых были опубликованы в журнале NPJ Microgravity.
В исследовании приняли участие 23 космонавта (18 мужчин и 5 женщин), работавших на Международной космической станции, средний возраст участников составлял 53 года. Шестнадцать космонавтов прибыли на МКС на российских космических кораблях «Союз» и провели в космосе около полугода. Оставшиеся семь человек были доставлены на МКС американскими шаттлами. Миссии пятерых космонавтов продолжались более ста дней, двоих — менее двух месяцев.
У всех испытуемых ученые перед полетом (за 180 и за 45 дней до него) брали кровь для анализа и выясняли, какое количество клеток, отвечающих за работу иммунной системы, в ней вырабатывается.
Те космонавты, которые проводили на МКС около полугода, брали у себя кровь еще три раза: спустя две недели после прибытия, на второй-третий месяц пребывания на станции и в конце миссии.
Эти образцы крови были доставлены на Землю и также исследованы специалистами из Космического центра им. Линдона Джонсона.
В результате работы выяснилось, что иммунная система людей, пребывавших в состоянии невесомости около шести месяцев, работает гораздо хуже, чем у остальных:
ее способность вырабатывать Т-лимфоциты была значительно снижена, уровень лейкоцитов нарушен, а способность распознавать чужеродные микроорганизмы и клетки находилась в подавленном состоянии.
Ученые утверждают, что результаты их работы означают: длительное пребывание в космосе значительно ослабляет иммунитет организма, что может создавать дополнительные сложности и проблемы с пребыванием на орбите. Стоит отметить, что после возвращения человека на Землю работа иммунитета восстанавливается не сразу, о чем говорят анализы образцов крови, взятых сразу после приземления и спустя месяц жизни на Земле.
Пока исследователи не могут назвать точных причин ослабления иммунитета: это может быть и общий стресс, полученный организмом при перелете на МКС, и нарушенная работа биологических часов организма, и пребывание в состоянии невесомости.
Ранее ученые уже выяснили, как невесомость сказывается на состоянии кожи живых организмов — статья была опубликована в том же журнале NPG Microgravity. Из-за того, что космонавты жаловались на сухость и зуд кожи, решено было отправить на орбиту мышей и вернуть их на Землю 91 день спустя, после чего проанализировать состояние кожи грызунов. Надо сказать, что участвовавшие в эксперименте грызуны стали первыми в мире живыми существами — за исключением человека, конечно, — которые провели в невесомости столь длительное время.
Шесть лабораторных мышей были доставлены на Международную космическую станцию при помощи шаттла Discovery. После возвращения ученые обследовали их кожу и выяснили: за три месяца пребывания в космосе
она стала существенно тоньше (на 15%), а шерсть стала расти по-другому.
(Волосяные фолликулы мышей-космонавтов находились в активной стадии работы, в то время как их функционирование в тот период времени должно было быть замедленны.) Изменения затронули работу генов, которые отвечали за работу фолликулов. Кроме того, исследователи выяснили, что кожа грызунов стала вырабатывать на 42% коллагена больше, чем кожный покров «земных» мышей.
Мыши помогли исследователям понять и то, почему в космосе у людей ухудшается зрение: соответствующая работа была проделана американскими и российскими исследователями, а главными участниками эксперимента стали грызуны, которые провели в космосе 30 дней на российском космическом аппарате «Бион-М» №1. Результаты были опубликованы в The Journal of Applied Physiology.
Космонавты, проводящие в условиях невесомости короткие сроки, жалуются на возникающие проблемы со зрением — которые, впрочем, исчезают после возвращения на Землю. Однако, если пребывание на орбите было длительным, самостоятельно зрение не восстанавливается. Ведущий автор исследования Майкл Делп комментирует: «Когда астронавты отправляются в космос, они готовы жертвовать ради этого своим физическим здоровьем. Однако рисковать зрением обычно хотят немногие».
После возращения «Биона-М» мыши были доставлены в Институт медико-биологических проблем РАН, где команда ученых, возглавляемая Ольгой Тарасовой и Ольгой Виноградовой, начала детальное обследование состояния их здоровья. В результате работы выяснилось, что проблемы со зрением возникают из-за нарушения деятельности кровеносных сосудов. В условиях гравитации кровь, циркулирующая по сосудам и артериям, стремится вниз, к ногам, и это состояние является для нашего организма естественным. В условиях микрогравитации (невесомости)
жидкость не может опускаться вниз под действием притяжения, и в головной мозг попадает слишком большой объем крови. Это вредит работе сосудов, в частности, тех, которые обеспечивают нормальное функционирование глаз.
Ученые утверждают, что будут искать способы борьбы с этой проблемой.
Результаты работ доказывают, что с организмом людей во время нахождения в космосе могут происходить существенные изменения, в том числе и генетические, требующие детального изучения.
Источник
10 способов, которыми открытый космос может убить человека
Совсем недавно в прокат вышел фильм Кристофера Нолана «Интерстеллар». Картина о гибнущей Земле и о полёте в космос сразу же стала темой жарких дискуссий во всемирной паутине. Кто-то считает этот фильм чуть ли не лучшим фильмом десятилетия. Кто-то наоборот, яростно ненавидит эту картину, и всячески старается подчеркнуть различные промахи режиссёра. Но и сторонники, и противники фильма сходятся в одном: космос — чрезвычайно опасное место, и способов погибнуть там очень много. Некоторые из этих способов перечислены ниже.
1. Асфиксия
Если астронавт вдруг отстегнётся от корабля, то в своём скафандре он сможет дышать ещё как минимум 8,5 часов. Но если скафандр окажется неисправен, или по каким-то иным причинам человек окажется под воздействием вакуума, то он может потерять сознание в течение 15 секунд. Смерть наступает очень быстро, и это наглядно демонстрирует один хрестоматийный пример: в 1971-м году три советских космонавта находились в спускаемом аппарате, на высоте 167 км. На этой высоте вышел из строя один из клапанов системы жизнеобеспечения, в результате чего воздуха в аппарате не осталось. Спускаемый аппарат приземлился в автоматическом режиме. Когда капсулу открыли, все космонавты в ней были мертвы.
2. Разгерметизация
Если астронавт оказался в вакууме без всякой защиты, с ним могут произойти и другие ужасные вещи. Отсутствие атмосферного давления приведёт к тому, что последний вздох астронавта просто разорвёт ему лёгкие. Вместе с тем вода, находящаяся в мягких тканях человека, начнёт стремительно испаряться. В итоге тело начнёт быстро набухать, но при этом кожа, обладающая изрядным запасом прочности, не позволит телу лопнуть, как шар.
В венах возникнут пузырьки, из-за которых ток крови нарушится. Потом произойдёт опорожнение кишечника, желудка и мочевого пузыря (Именно это происходило с собаками в ходе одного исследования. Там животные находились в вакууме менее 90 секунд. Все эти эффекты пропадали, как только подача воздуха возобновлялась, тем не менее, собаки всё равно погибали).
А если всё не слишком плохо, то возникает состояние, известное как «эббулизм». При резком снижении давления в телесных жидкостях начинается образование пузырьков. Иначе говоря, слюна на языке космонавта буквально закипает.
3. «Космический загар»
Солнце может излучать энергию в очень широком волновом диапазоне. Идёт от него и ультрафиолетовое излучение, которое мы не можем ни увидеть, ни почувствовать. Вообще, ультрафиолетовое излучение — это не так уж плохо, поскольку оно помогает организму вырабатывать витамин D, но если загорать слишком долго, то излучение может вызвать ожоги и разные заболевания, такие, как катаракта, нарушения в работе иммунной системы, рак кожи и её преждевременное старение.
Если открытый участок кожи астронавта подвергнется влиянию солнечных лучей в космосе (а там, в отличие от Земли, нет защитного озонового слоя), то астронавт получит сильнейший ожог. Однако этого не случится, пока на астронавте скафандр.
4. Разрушение клеток из-за воздействия радиации
Даже если астронавт не получил ожогов, космос всё равно будет бомбардировать его самыми разными видами вредного излучения.
Автоматический зонд, отправленный на Марс, показал, что если такое же путешествие длительностью в 253 дня совершат живые люди, то это будет всё равно, как если бы им делали компьютерную томографию всего тела раз в 5–6 дней. Специалисты говорят, что если в ближайшее время не будет найден надёжный способ защиты астронавтов в космическом пространстве, то вероятность того, что все они умрут от лучевой болезни, будет очень высока. И даже если этого не произойдёт, они почти наверняка заработают рак.
5. Гибель из-за космического мусора
Мусор в космосе может представлять огромную угрозу для жизни. В марте 2012-го года шестеро астронавтов на Международной космической станции были вынуждены укрыться в спасательных капсулах после того, как получили предупреждение о том, что в их сторону летят обломки старого спутника.
И ситуация с каждым годом всё хуже: сейчас НАСА отслеживает порядка 500000 больших обломков, вращающихся вокруг Земли со скоростью 28164 км/ч. Но вполне вероятно, что есть обломки и помельче, которые НАСА просто не в состоянии обнаружить. Эти обломки могут очень легко разрушить космический корабль.
6. Вдыхание космической пыли
Кажется, что пыль не представляет большой проблемы по сравнению с асфиксией, большими дозами радиации и прочими опасностями. Однако ещё со времён программы «Аполлон» в НАСА знают, что астронавты из-за вдыхания космической пыли страдают заболеванием, напоминающим земную «сенную лихорадку».
На Марсе есть мельчайшая пыль, в которой содержатся мелкодисперсные силикатные частицы. Они обладают статическим зарядом, и цепляются ко всему подряд. Если астронавт вдохнёт такую пыль, она попадёт в лёгкие и возникнет аналог известной болезни шахтёров.
7. Ослабление иммунной системы
В космосе астронавты заболевают очень легко. К примеру, 15 из 29 астронавтов «Аполлона» подхватили вирусные или бактериальные инфекции либо в ходе полётов, либо сразу после возвращения на Землю. Всё потому, что космос очень плохо влияет на иммунную систему. Микрогравитация вмешивается в разные процессы в теле, в частности, мешает выработке лейкоцитов, которые защищают организм от инфекций. Если человек подвергается воздействию вирусов или болезнетворных бактерий на Земле, его «сигнальная система» задействует 99 различных генов, которые «просят», чтобы лейкоциты атаковали возникшую угрозу.
А в 2005-м году исследователи из Калифорнийского университета установили, что искусственная микрогравитация способна «выключить» 91 из этих 99 генов. Эффект оказался настолько серьёзным, что специалисты сравнили его с эффектом ВИЧ. При длительных межпланетных перелётах ситуация может быть ещё хуже, поскольку там микрогравитация будет действовать на пару с радиацией.
8. Разрушение скелета
Скелет человека может казаться твёрдым, однако это не совсем так. На Земле процесс разрушения костей идёт параллельно с процессом их восстановления. Когда человек стареет, это равновесие иногда нарушается, и тогда кости начинают слабеть. Это называется остеопороз. К несчастью, при длительном пребывании в условиях микрогравитации возникает именно такой эффект «старения». Первые космонавты, прожившие в космосе несколько месяцев, утратили почти 20% своей костной массы. Микрогравитация может сделать кости астронавтов настолько слабыми, что они не смогут поддерживать органы после возвращения на Землю, и просто сломаются.
9. Проблемы со зрением
Около 60% астронавтов с Международной космической станции отмечают снижение остроты зрения. Возможно, это происходит из-за отёка зрительного нерва или из-за изменений в структуре глаза, вызванных космической средой. К примеру, в 2007-м году астронавт из Канады Боб Тирск доложил, что острота его зрения упала настолько, что ему пришлось пользоваться специальными фокусирующими камерами.
В некоторых случаях, по мнению исследователей, могут возникнуть и более серьёзные поражения глаз. Нет, космос вряд ли сделает астронавта абсолютно слепым, но может «посадить» ему зрение настолько сильно, что на Земле он может погибнуть, к примеру, из-за несчастного случая. Сейчас специалисты НАСА пытаются найти решение этой проблемы. Они разработали специальные регулируемые очки для астронавтов, которые должны помочь сохранить зрение.
10. Проблемы с психикой
Космос давит и на психику астронавтов. Они могут испытывать трудности с адаптацией к микрогравитации, у них может возникнуть усталость и бессонница из-за нарушения циркадных ритмов. Также есть интенсивная рабочая нагрузка, работа при высоком давлении и психологические сложности, которые неизбежно возникают, когда группа людей оказывается запертой в ограниченном пространстве в течение многих недель или даже месяцев.
Для полётов стараются подбирать психологически устойчивых астронавтов, способных хорошо работать в стрессовых условиях космоса, кроме того, тщательно отслеживается поведение космонавтов во время полёта, пытаясь выявить психические проблемы на ранних стадиях. И хотя до сего момента серьёзных кризисов выявлено не было, люди периодически страдали от перепадов настроения и других нарушений. И данные показывают, что чем дольше длится полёт, тем больше риск для психического здоровья астронавтов.
Источник