Космическо здраве: Как се променя имунната система на астронавтите извън Земята

К осмическите полети са тежко изпитание за хората. На първо място е космическата радиация, която бомбардира тялото, а след това микрогравитацията, която може да повлияе на телесните течности и налягане. Второ, налице са последиците от ограничената подвижност в затворените пространства и раздялата с приятелите и семейството, които могат да повлияят на психичното здраве.

Астронавтите са сред най-силните от най-силните: Те тренират с години, за да се справят с подобни условия, но това не им пречи да имат здравословни проблеми в космоса. Признаването на тези здравословни проблеми доведе до създаването на цял нов клон на медицината: космическо здраве.

Immune system breaks down in space.#TRENDS #Knowledge #Medicine #Space #Immune_system #Astronauts #Scientists #study pic.twitter.com/EAvWcVn2wj

— TRENDS Research & Advisory (@TrendsRA) August 13, 2023

Изследванията в областта на космическото здраве могат да позволят космически туризъм

Изследванията в областта на космическото здраве доведоха до нови познания за краткосрочните и дългосрочните последици от космическите полети върху почти всички системи на тялото - от сърдечносъдовата и метаболитната до опорно-двигателната и имунната.

Микрогравитацията прави "здравеопазването в космоса" много сложно: Например, как някой може да извърши кардиопулмонална реанимация (КПР), ако човек получи сърдечен арест по време на космически полет, без да има твърда "земя", върху която да се притисне?

На Земята човек, който се нуждае от такава първа помощ, обикновено лежи на пода. Но в Космоса всичко плава, което прави почти невъзможно да се окаже натиск и да се задейства отново сърцето. Има начини за заобикаляне на ситуацията, като се използват ремъци и други методи, но начинът, по който астронавтите извършват изкуствено дишане в космоса, е важно познание, заяви Йохен Хинкелбайн, изследовател на космическото здраве в Университетската болница в Кьолн, Германия.

Тези опасения засягат не само професионалните астронавти. Човечеството е на прага на космическия туризъм. Все по-често тези, които могат да си го позволят, ще се отправят на редовни кратки пътувания в космоса без продължителна подготовка. В резултат на това обществата скоро ще се нуждаят от индустрия от космически здравни експерти, които да помагат на хората да запазят здравето си по време на космически полет.

Exp 64 Flight Engineer Kate Rubins tells the @CDCgov about microbes on the station and how space affects an astronaut's immune system. pic.twitter.com/3LFxTcSa1b

— International Space Station (@Space_Station) February 10, 2021

Космически болести, донесени от Земята

В момента космическото здравеопазване продължава да се фокусира върху професионалните мисии, които могат да продължат от шест до 12 месеца. Най-често срещаните заболявания, от които страдат астронавтите по време на дългосрочни космически мисии, са свързани с отслабена или "затихнала" имунна система.

Изследванията показват, че астронавтите са податливи на вирусни инфекции, а обикновено това са стари вируси, които се крият в тялото на астронавта и които той е взел със себе си в космоса.

"Склонни сме да забележим реактивиране на спящи вируси [...] и кисти, както и кожни инфекции", казва Одет Ланевил от Университета в Отава, Канада.

Един от примерите е варицелата - заболяване, причинено от вид херпесен вирус, наречен варицела-зостер. Хората често се заразяват с варицела за първи път в детска възраст. Имунната система преодолява инфекцията, но вирусът остава в спящо състояние в телата, където лежи неактивен в човешкия "виром".

Човешкият виром е съвкупност от вируси, които живеят в организма. Те включват добри вируси, известни като бактериофаги, които ни защитават, като убиват вредните бактерии. Но виромът включва и лоши вируси.

Спящите вируси могат да се активират отново в пространството по време на стрес, отчасти защото имунната система е отслабена от стреса. И ако това е варицела-зостер, който се реактивира, той може да причини херпес, който е сериозно заболяване.

Но добрата новина за астронавтите, казва Ланевил, е, че тази повишена податливост към инфекции е краткосрочен проблем - той се разрешава, когато астронавтите се върнат на Земята, където имунната система се връща към нормална функция в рамките на четири до пет седмици.

Evidence is growing about the many ways that traveling in the microgravity environment of space tampers with the human body, with new research showing how it dials down the activity of genes in white blood cells crucial to the immune system https://t.co/nRpVOnYCnA pic.twitter.com/tHpMCayZ0D

— Reuters (@Reuters) June 22, 2023

Проучването проследява имунните реакции на астронавтите

В изследването, публикувано през юни 2023 г., Ланевил има за цел да разбере защо и как вирусите, като например херпесът, се активират отново по време на космически полет.

Екипът на Лейнувил изследва как се е променила имунната система на астронавтите на Международната космическа станция (МКС) за период от шест месеца. Екипът е събрал данни от имунните транскриптоми на астронавтите.

Транскриптомът регистрира всички промени, които настъпват в човешките гени. Гените и съдържащата се в тях ДНК са силно чувствителни към околната среда - те променят начина, по който се изразяват - и това позволява на организма да се адаптира към различни ситуации. Например гените, които са свързани с борбата с вирусите, се "включват", когато имунната система трябва да спре инфекция.

В резултат на това, анализирайки имунните транскриптоми на астронавтите в различни моменти по време на мисията, екипът на Ланевил успява да проследи как имунната им система е реагирала на космическия полет в продължение на шест месеца. Кръвни проби са взети в 10 така наречени "времеви точки": Три преди мисията, четири по време на нея и още три след нея.

След това транскриптомният анализ на кръвните проби се фокусира върху гените, свързани с имунната система и най-вече с белите кръвни клетки, наречени левкоцити.

The Exp 59 crew continued exploring today how space impacts the immune system and microbiology while getting ready for a May 29 spacewalk. https://t.co/rR34MHswWr pic.twitter.com/8lfeJ77ovA

— International Space Station (@Space_Station) May 15, 2019

Откритието: Космическият полет променя експресията на имунните гени

Екипът установява, че шестте месеца космически полет са повлияли на 297 гена, като 100 от тях са свързани с имунните реакции.

Те казват, че най-важната констатация е, че експресията на гените, свързани с имунната функция, е променена в космоса - наблюдава се отслабване на имунния отговор, което според изследователите позволява на спящите вируси да се активират отново и да причинят заболяване.

"Обратното се случи, когато се върнаха на Земята, и експресията на тези гени, свързани с имунната система, се повиши", казва Ланевил. Тогава имунната им система се е върнала към нормално функциониране.

Тези промени изглежда са начин организмът да се справи с промените в кръвния поток, които настъпват в условията на микрогравитация.

Immune system research continued in space today as the Exp 65 crew also conducted eye and ear checks. More... https://t.co/onGFChO23a pic.twitter.com/hI0sP6kfZa

— International Space Station (@Space_Station) May 12, 2021

Как космическите полети отслабват имунната система?

Ланевил каза, че изследователите не знаят как космическият полет отслабва имунната система, но знаят, че има комбинация от фактори, които играят роля.

"Космическата среда е сурова за човешкия организъм - има микрогравитация, космическа радиация, стрес и изолация. Нашето изследване показва, че белите кръвни клетки на астронавтите реагират на всички тези стресови фактори и най-вече чрез модела на генна експресия", казва Ланевил.

От всички фактори Ланувил подозира, че микрогравитацията може да има най-голямо въздействие върху човешката имунна система.