Невесомость влияет на здоровье космонавтов на молекулярном уровне

Ученые из России и Канады в совместном исследовании проанализировали влияние условий космического полета на белковый состав крови у 18 российских космонавтов. Результаты исследования выявили, что при полетах в космос в организме человека происходят серьезные изменения на уровне клеток, тканей и органов, помогающие приспособиться к новым условиям. Инициатором исследования стал профессор Сколтеха и МФТИ Евгений Николаев. Результаты опубликованы в престижном научном журнале Nature Scientific Reports.

Влияние полетов в космос на организм человека активно изучается с середины XX века. Хорошо известно, что факторы космического полета оказывают воздействие на обмен веществ, терморегуляцию, сердечные биоритмы, работу мышц, дыхательную систему и многие другие функции организма человека. Тем не менее молекулярные механизмы, лежащие в основе этого влияния, до сих пор являются загадкой для ученых и врачей.

Белки – главные игроки в процессах адаптации нашего организма к тем или иным условиям, поэтому специалисты решили обратиться именно к ним. Для этого были проанализированы концентрации 125 белков в плазме крови 18 космонавтов из России, которые находились на Международной космической станции продолжительное время. Космонавты сдавали анализы за 30 дней до полета, сразу после возвращения на Землю и через 7 дней после возвращения.

Концентрации белков, выбранных учеными, измерялись при помощи метода масс-спектрометрии – технологии, позволяющей проводить идентификацию (определять, что за молекула) и количественный анализ той или иной смеси веществ (количество молекул определенного типа в смеси).

В результате исследования были обнаружены белки, чьи концентрации остаются неизменными, белки, чьи концентрации меняются, но быстро возвращаются к своему обычному уровню, и белки, содержание которых в крови восстанавливается очень медленно после возвращения космонавта на Землю.

«Для исследования был взят неслучайный набор белков. Исследованные белки – набор биомаркеров, использующихся для выявления неинфекционных заболеваний человека. Результаты показали, что в условиях невесомости иммунная система ведет себя как при болезни, потому что организм человека не понимает, что ему делать, и включает всевозможные системы защиты.

В нашей работе впервые была использована количественная протеомика для таких целей, то есть определялось не только наличие белка, но и его количество. Мы планируем использовать более таргетный подход в будущем, для того чтобы найти больше специфических белков, отвечающих за изменения в организме человека в условиях невесомости. Для этого космонавтам придется сдавать кровь прямо на орбите», – пояснил профессор Евгений Николаев.

Изменения, которым подвергается организм человека во время космического полета, очень интересны, потому что к ним нас не подготовила эволюция. Совершенно неизвестно, есть ли у человека механизмы, позволяющие быстро приспосабливаться к таким серьезным изменениям условий существования.

Результаты, полученные в исследовании, показывают, что, скорее всего, таких механизмов нет, так как при полете в космос процессам адаптации к новым условиям подвергаются все ключевые типы клеток, органов и тканей в организме человека, то есть организм не знает, что делать, и пытается делать все и сразу.

Сколтех

431 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше