Nieważkość wpływa na zdrowie astronautów na poziomie molekularnym06.09.2017
Badania krążących we krwi białek pokazały, że w czasie pobytu w kosmosie głębokie zmiany zachodzą we wszystkich rodzajach komórek, tkanek i organów człowieka. Prawdopodobnie organizm nie wie, jak się zachować, i uruchamia wszelkie możliwe mechanizmy obronne.
Dzięki trwającym od połowy ubiegłego wieku badaniom wiele już wiadomo na temat zmian w metabolizmie, termoregulacji, rytmie serca, napięciu mięśni, układzie oddechowym i innych fizjologicznych reakcjach, jakie zachodzą w ciałach astronautów.
Jednak - jak zaznaczają autorzy pracy opublikowanej w prestiżowym piśmie "Scientific Reports" - molekularne podstawy tych procesów są poznane słabo.
Aby to zmienić, naukowcy z Rosji i Kanady, w ramach badań zainicjowanych przez prof. Jewgienija Nikołajewa z Instytutu Nauki i Techniki Skolkovo i Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Technologii - przeprowadzili analizę 125 białek obecnych we krwi osiemnastu rosyjskich kosmonautów. Białka to podstawowe cząsteczki, które biorą udział w adaptacji człowieka do nowych warunków.
Próbki krwi zostały pobrane w precyzyjnie określonych momentach: przed lotem na orbitę, tuż po powrocie oraz siedem dni po wylądowaniu. Pozwoliło to na sprawdzenie nie tylko tego, jakich cząsteczek przybywa lub ubywa, ale także tego, czy - i w jakim czasie - ich poziom wraca do normy.
Badanie pokazało różne reakcje. Stężenie części białek się nie zmieniało, w przypadku innych ulegało zmianie, ale szybko wracało do stanu wyjściowego. Jednak były też białka, których poziom zmienił się, a do normy wracał wolno.
Do analizy naukowcy wybrali przy tym specyficzne cząsteczki. "Zajęliśmy się badaniem zestawu białek, które są markerami niezakaźnych chorób. Wyniki pokazały, że w nieważkości, układ immunologiczny zachowuje się tak, jakby ciało zostało zainfekowane, ponieważ ludzki organizm nie wie, jak zareagować i uruchamia wszystkie możliwe systemy obrony" - mówi prof. Nikołajew.
Naukowcy zwracają uwagę, że czynniki działające na człowieka w przestrzeni bardzo różnią się od tych, które oddziaływały na przebieg ewolucji ludzkiego gatunku. Nie wiadomo zatem, czy ciało człowieka dysponuje mechanizmami, które pozwoliłyby mu na szybką adaptację do kosmicznych warunków.
Zmiany obejmujące różnorodne tkanki i komórki wskazują jednak na to, że organizm nie wie, jak zareagować. To pozwala sądzić, że fizjologicznych mechanizmów adaptacyjnych do przebywania w kosmosie prawdopodobnie człowiek nie ma.
Autorzy eksperymentu planują już dalsze, dokładniejsze badania. Chcą w nich wykorzystać m.in. próbki krwi, które kosmonauci będą pobierali na orbicie. (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,459498,niewazkosc-wplywa-na-zdrowie-astronautow-na-poziomie-molekularnym.htmlWeightlessness affects health of cosmonauts at molecular levelAugust 30, 2017
A team of scientists from Russia and Canada has analyzed the effect of space conditions on the protein composition in blood samples of 18 Russian cosmonauts. The results indicate many significant changes in the human body are caused by space flight. These changes are intended to help the body adapt and take place in all major types of human cells, tissues and organs. The results of the research have been published in the prestigious scientific journal Scientific Reports. Skoltech and MIPT Professor Evgeny Nikolaev led the study and is a corresponding author.
The effects of spaceflight on the human body have been studied actively since the mid-20th century. It is widely known that space conditions influence metabolism, thermoregulation, heart biorhythms, muscle tone, the respiratory system and other physiological aspects of the human body. However, the molecular mechanisms driving these physiological changes remain unknown.
The scientists focused on proteins, key players in the adaptive processes in an organism. To gain a deeper understanding of the changes in human physiology during space travel, the research team quantified concentrations of 125 proteins in the blood plasma of 18 Russian cosmonauts who had been on long-duration missions to the International Space Station. The blood was drawn 30 days prior to their flights, and again immediately after their return to Earth, and a final sample seven days after that. This timing was chosen to identify trends in protein concentration changes and see how fast the protein concentrations returned to their normal levels prior to the flight.
Protein concentrations were measured using a mass spectrometer. This technology makes it possible to identify a particular molecule and perform a quantitative analysis of a mixture of substances. The scientists found proteins whose concentrations remained unchanged, as well as those whose concentrations did change, but recovered rapidly to their pre-flight levels, and those whose levels recovered very slowly after the cosmonaut's return to Earth.
"For the research, we took a set of proteins—non-infectious disease biomarkers. The results showed that in weightlessness, the immune system acts like it does when the body is infected, because the human body doesn't know what to do and tries to turn on all possible defense systems. For this study, we began by using quantitative proteomics to study the cosmonauts' blood indicators, so we detected not only the presence of a protein but its amount, as well. We plan to use a targeted approach in the future to detect more specific proteins responsible for the human response to space conditions. To do this, the cosmonauts will have to take blood tests while in orbit," said Professor Nikolaev.
The factors that affect the human body during spaceflight are different from those that influence human evolution on Earth. It is not known if the human body has mechanisms responsible for rapidly adapting to such major changes. The results of the study indicate that such mechanisms probably do not exist, because during space flight, these adaptations take place in all the major types of human cells, tissues, and organs. This indicates that the human body does not know what to do and is trying to do everything in its power.
Provided by: Moscow Institute of Physics and Technology
https://phys.org/news/2017-08-weightlessness-affects-health-cosmonauts-molecular.html