Всем привет! Скоро 12 апреля. А это у нас - что? Это у нас День Космонавтики, если кто забыл. В этот день советский космонавт Юрий Гагарин первым из всех людей отправился в космос и вернулся обратно, доказав остальному человечеству, что так можно и нужно.
А в чём его подвиг? Ну, сел на ракету и полетел себе. Ничего ж особенно не делал там... (Из сети)
Ну, глупые люди (это я про подобных комментаторов) бывают, что ж теперь. В 1961 году у них интернета не было, и шансов продемонстрировать миру свою тупость было немного. А сейчас - конечно вариантов больше - вот и пишут свои бредни! Есть анекдот на эту тему - на лекции с похожим выс... вопросом выступил студент. Лектор, вздохнув, отвечает:
Вот представьте себе, сидите вы в маленькой будочке на крыше десятиэтажки. И вся она под завязку наполнена горючим. Где-то там внизу поджигают фитиль, а в шлемофоне голос: "Юра, ты обязательно вернёшься, мы всё рассчитали!"
Подвиг Гагарина, конечно, не только в беспрецедентной готовности рискнуть жизнью ради будущего. А опасности - не только в возможности детонации ракетного топлива. Биологически и биохимически (пост вообще-то про это) там, мягко говоря, не всё гладко. Здоровье человека в космосе начинает медленно, но верно рушиться.
Радикальный окислительный стресс
На Земле у нас есть магнитное поле и атмосфера, которые защищают от космической радиации. Подробнее расскажет какая-нибудь Злобная Физичка. А вот в космосе этой защиты нет. На МКС, например, уровень радиации в десятки раз выше, чем на поверхности Земли. А про радиацию выше нормы всем известно, что оно вредно. Под действием радиоактивного излучения молекулы воды расщепляются на свободные радикалы. Эти радикалы атакуют липиды мембран, белки и - самое страшное! - ДНК. Запускается цепная реакция перекисного окисления липидов - после этого клетки уже больше не клетки и подлежат уничтожению.
Исследования (все ссылки в конце) космонавтов после длительных полётов показывают повышение содержания маркеров окислительного стресса (малоновый диальдегид, 8-гидрокси-2'-дезоксигуанозин). В 2-3 раза выше по сравнению с наземным контролем.
Что с этим делать? Теоретически - всякие антиоксиданты должны как-то помогать (витамины С, Е и т.п.) Практически - радиация в космосе бьёт непрерывно, не дозировано, не эпизодами. Поэтому как полностью закрыть эту проблему? Не летать в космос - единственный вариант, какой приходит в голову. Но все мы понимаем, что это как раз не вариант. Космос нужен человечеству, как бы пафосно это не звучало. А значит, космонавты платят за нашу тягу к звёздам. Здоровьем.
Кости: потеря минеральной плотности
Гагарин поднимался ненадолго, там было 108 минут по-моему, и за это время ессно ничего подобного не случилось. А если надолго? Если космонавт работает на той же МКС? В невесомости костям не нужно держать вес тела. И организм решает: "А зачем нам эти тяжелые кости?" И начинает их разбирать за ненадобностью. Остеокласты (клетки, разрушающие кость) активируются, а остеобласты (строители) - засыпают. Кальций из костей вымывается в кровь, а затем выводится с мочой. За 6 месяцев на МКС космонавт может потерять до 10-15% костной массы в тазобедренных суставах и позвоночнике. Это примерно соответствует потере, которую старики набирают за 10 лет остеопороза.
А чтобы жизнь совсем не казалась шоколадкой, повышенное содержание кальция в крови повышает, сорри за тавтологию, риск камней в почках. И у некоторых космонавтов после полёта находили микролиты.
Что с этим делают? Бешеные тренировки с резиновыми жгутами, беговой дорожкой с натяжными тросами и другими тренажёрами. На ВДНХ есть парочка таких - все желающие могут попробовать. Что до космонавтов, полностью предотвратить резорбцию костей не удаётся.
Мышцы атрофируются (даже у качков)
Без гравитации мышцам не нужно преодолевать вес. Они начинают лениться. В первую очередь страдают "антигравитационные" мышцы - икры, квадрицепсы, спина, ягодицы. Снижается синтез мышечного белка (mTOR-путь затормаживается), растёт распад белка (убиквитин-протеасомная система активируется). Мышечные волокна становятся тоньше, теряют митохондрии.
Потеря мышечной массы - до 20-30% за полгода. Скорость падает, сила уходит. Кто-то рассказывал, что космонавты после приземления не могут стоять - их выносят на руках. Верю, мышечная атрофия - она такая.
Даже с ежедневными 2-часовыми тренировками атрофия неизбежна. Потому что в невесомости вы всё равно не используете мышцы для поддержания позы. Короче, невесомость только в кино выглядит красиво и прикольно, а вообще с ней такая засада кругом...
В невесомости кровь приливает к голове. На Земле гравитация тянет её вниз, к ногам. В космосе - распределение жидкостей меняется. Повышается внутричерепное давление, появляются отёки на глазном дне. У некоторых космонавтов развивается синдром SANS (Space-Associated Neuroocular Syndrome) - отёк диска зрительного нерва и прочие неприятности. Зрение может упасть, причём есть риск необратимых повреждений.
Изменяется экспрессия генов, связанных с синаптической пластичностью. У крыс на борту шаттлов находили укорачивание дендритов в гиппокампе - зоне памяти и обучения. Цитата из заявлений NASA (контекст заявления - ответ, когда уже летим на Марс): "Мы пока не знаем, как долго мозг выдержит такое. Марс - это 3 года. Это риск деменции и когнитивных нарушений".
Митохондрии выходят из чата
Митохондрии - наши энергетические станции. В космосе они работают на износ. Почему? Из-за окислительного стресса и невесомости. Исследования на мышах (в этот раз им не повезло), вернувшихся с МКС, показали повреждение митохондриальной ДНК, снижение активности дыхательной цепи и даже физическое изменение формы митохондрий - они становятся набухшими, с разрушенными кристами. Не знаю, что чувствует при этом мышь, а вот человек будет чувствовать хроническую усталость, даже если не работает, а отдыхает 24/7. Потому что клетки недополучают АТФ.
Теломеры парадоксально удлиняются, но это не радость
В 2019 году опубликовали результаты исследования близнецов Скотта и Марка Келли. Скотт провёл год на МКС, Марк оставался на Земле. Ожидалось, что у Скотта теломеры (концевые участки хромосом, связанные, вероятнее всего, со старением) укоротятся. А они удлинились. Временно - последующие тесты показали, что теломеры быстро укоротились до исходного уровня и даже стали короче, чем у брата. Основная теория звучит так: организм включал аварийную систему репарации, и это не откладывание старения, и уж точно не омоложение. Это SOS-сигнал.
От себя добавлю, что выборка из одного пациента, это вообще не статистика, а казуистика. Мало, очень мало у нас космонавтов с братьями-близнецами, чтобы одного отправить в космос, а второго оставить на Земле, но обеспечить сходные условия питания, труда и отдыха. Недоработка наземных органов реагирования, ага. В общем, эта история с теломерами звучала даже на конференциях, но выглядит это не как исследование, а как хрен собачий как именно случай, с которым ничего не доказать и адекватных выводов по которому не сделать. Ну, меня так учили, - надо отличать случай, совпадение и закономерности в статистике.
Опять же, у некоторых космонавтов теломеры были длиннее после возвращения из космоса. У некоторых - нет. Сравнений с братьями/сёстрами близнецами нет в связи с отсутствием оных. И о чём это всё нам говорит? А фиг его знает, о чём это нам говорит. Рано делать выводы. Продолжаем наблюдение, ага.
Резюме (для ЛЛ или тех, кто хотел бы на следующей неделе полететь на Марс). В космосе...
...кости теряют кальций. Это остеопороз. Частично обратимо - в силу молодости организм, вернувшийся в обычные условия, восстанавливается.
...мышцы атрофируются. Обратимо, мышечная ткань вообще пластичная штука. Илья Муромец пролежал на печи 30+ лет (или сколько там?) - тоже небось атрофия мускулатуры была. А потом встал - и восстановился. Фольклор, конечно. Но так и есть: восстановление после мышечной атрофии возможно. Как и многие другие случаи восстановления, это возрастозависимо.
...митохондрии портятся. Обратимо, но удовольствия в этом мало, и праздника никакого нет.
...мозг отекает. Возникают когнитивные нарушения, могут быть необратимыми на сегодняшний день.
...зрение нарушается. Если дошло до серьёзных повреждений зрительного нерва - это на сегодня необратимо.
...иммунитет снижается. Да, забыла упомянуть такой ещё "подарок". Не думаю, что космонавтам там, в космосе, психологически комфортно, а значит стабильно повышенный уровень гормонов стресса подавляет иммунный ответ. Это тоже обратимо, но тот же герпес с радостью воспользуется предоставленной возможностью.
Так что, космос - это, конечно, круто и вообще романтика. Но ещё это биохимическая война, которую тело космонавта ведёт с каждой секундой. И пока мы не научились её выигрывать. Не проигрываем "всухую", сглаживаем последствия атак, - уже хорошо. Поэтому, если вы собрались в тур на орбиту - готовьте не только деньги, но и здоровье. Стоит ли оно того? Ну, каждый решает для себя сам. А космонавты - конечно, герои. Они знают, чем расплачиваются, но всё равно готовы рисковать - чтобы человечество однажды проложило в космос удобную и безопасную дорогу. С Днём Космонавтики!
Я - Злобная Биохимичка. Всех обняла*, за донаты спасибо.
Ссылки:
Окислительный стресс: Cell-Free Mitochondrial DNA as a Potential Biomarker for Astronauts' Health (JAHA, 2021)
Ещё он же: Oxidative Damage Under Microgravity Conditions (IJMS, 2025)
Потеря костной массы: Effect of microgravity on bone Tissue: Mechanisms of osteodegeneration (BBRC, 2025)
Мышечная атрофия: Proteome-wide Adaptations of Mouse Skeletal Muscles during a Full Month in Space (JPR, 2017)
Митохондрии: Release of CD36-associated cell-free mitochondrial DNA and RNA as a hallmark of space environment response (Nature Communications, 2024)
SANS Глаза/Мозг: Predicting Spaceflight-Associated Neuro-Ocular Syndrome in ISS Astronauts (JAMA, 2025)
Ещё SANS (NASA)
Иммунитет: Immune system dysregulation preceding zoster/dermatitis on board the ISS (JACIG, 2024) - case report про герпес как раз
Ещё иммунитет: Dormant Viruses Activate During Spaceflight (Infection Control Today, 2026)
Теломеры (случай близнецов Келли, NASA)
*Примечание: обнимаю всех, кроме антипрививочников, гомеопатов и прочих мракобесов. Хейтеров с заниженными когнитивными способностями тоже касается.
