Со временем, однако, стало ясно, что один из самых неприятных космосюрпризов связан не столько с инопланетной физикой и пришельцами, сколько со вполне земной биологией. До поры, до времени никто просто не задумывался над тем, что человек приспособлен для жизни на Земле, а космос — совсем не наша среда. Настолько не наша, что пребывание в нём может изрядно расстроить работу организма на молекулярно-генетическом уровне.
Дегенерация сетчатки; видны области, утратившие слой пигментных клеток, которые в норме поддерживают работу фоторецепторного слоя. (Фото Lester V. Bergman.)
Скажем, уже известно, что разведчикам дальнего космоса, скорее всего, помимо прочих «удовольствий», будет грозить слепота. А банальное пребывание в невесомости ухудшает зрение. И если вновь вернуться к героям, которые устремятся дальше нашей орбиты, то стоит заранее позаботиться о том, чтобы они имели идеальный набор генов... В общем, да, космос страшен для здоровья заранее, и то, что пребывание в нём, мягко говоря, сопровождается определёнными проблемами с физиологией, никогда не было секретом для специалистов, просто со временем масштаб этих проблем стал проясняться: их нынче обнаруживают у самых разных систем организма.
О неурядицах с глазами у астронавтов впервые заговорили в 2001 году (привет, Кубрик!). И это очень серьёзные разговоры и диагнозы, вплоть до макулодистрофии (дегенерации сетчатки), которая может привести к слепоте (на Земле она, напомним, развивается в довольно позднем возрасте). В 2011 году НАСА инициировало подробную проверку зрения у семи астронавтов, которые провели на орбите по меньшей мере полгода. В итоге обнаружилось, что у героев космоса деформировано глазное яблоко и есть аномалии в хороидной оболочке, которая лежит за сетчаткой и несёт питающие кровеносные сосуды. Эти аномалии и деформации, видимо, вызывали отёк зрительного нерва.
Разумеется, первое, что приходит в голову, это солнечная радиация: не она ли и есть причина молекулярных, клеточных и физиологических неполадок? Второе, что может влиять на нашу биологию, это отсутствие гравитации. Оценить воздействие этих факторов на глаза попробовали учёные из Космического центра Линдона Джонсона при НАСА и Методистской больницы Хьюстона (США): они запускали мышей в 13-дневное путешествие на шаттле «Дискавери», после чего сравнивали активность генов в сетчатке животных на первый, пятый и седьмой день после полёта. Одновременно Патрисия Шеве-Бариос (Patricia Chévez-Barrios) держала нескольких лабораторных мышей в условиях, приближённых к космическим, и ещё несколько животных находились в обычной «земной» обстановке.
Корабль не способен предоставить столь же надёжную защиту от космической радиации, как земная атмосфера, и из-за этого в клетках, попавших в непривычную среду, возрастает уровень кислородных радикалов, которые повреждают биомолекулы и внутриклеточные органеллы. А это заставляет активнее работать гены, противостоящие окислительному стрессу. Собственно, именно это и увидели исследователи у мышей, вернувшихся из космоса: в сетчатке животных гены усиленно боролись с окислительным стрессом. Однако спустя неделю антиокислительные гены успокаивались.
Сетчатка мыши под микроскопом: красные нити — волокна зрительного нерва, синие «трубы» — кровеносные сосуды, зелёные «звёзды» — глиальные клетки. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)
Конечно, мыши эти были на орбите совсем недолго, и, наверное, слетай они туда на полгодика и дольше, патология в глазах, вызванная окислительным стрессом, была бы куда сильнее. Однако учёным удалось увидеть и такие изменения, которые оставались у животных и через неделю пребывания на Земле.
В зрительном нерве у грызунов, по словам авторов работы, появилось слишком много белка бета-амилоида. Его возникновение сопровождает повреждения нервной ткани, кроме того, избыток бета-амилоида формирует белковые отложения при болезни Альцгеймера. Ну а вдобавок к бета-амилоиду в зрительном нерве появилось большое количество глиальных клеток, что опять-таки можно расценивать как ответ на некое повреждение.
И последнее: в пигментном эпителии сетчатки выросла активность каспазы-3, одного их ферментов в реакции апоптоза. Каспазы помогают ликвидировать клетку, повреждения в которой уже невозможно исправить, из-за чего она становится угрозой соседним, здоровым клеткам. Массовый апоптоз вполне может быть причиной дегенерации тканей; стоит также сказать, что именно аномалии в пигментном слое сетчатки часто заканчиваются возрастной макулодистрофией... Учёные подчёркивают: те перемены, которые они обнаружили в клетках и тканях у мышей, оказались весьма похожи на то, что врачи видели в глазах у астронавтов.
Самое любопытное, что у оставшихся на Земле мышей не было признаков повреждения глазного нерва. Исследователи, впрочем, не знают пока, что именно послужило причиной описанных изменений, то ли само пребывание на орбите, то ли полёт туда и обратно, то ли всё это плюс ещё какие-то факторы (ведь у животных на Земле неспроста этих изменений не произошло). Кроме того, в исследовании «участвовало» не слишком много мышей — всего 18, так что результаты ещё нужно подтвердить внушительной статистикой.
Однако не может не впечатлять то, что удалось воспроизвести те же отклонения, кои ранее были обнаружены у слетавших в космос людей. Как не может не настораживать то, что эти изменения были лишь частично обратимыми. Кто знает, не происходит ли нечто похожее с другими нервами и в других отделах нервной системы...
Может показаться, что эти результаты не имеют отношения к повседневности — в конце концов, много ли ваших знакомых летают в космос? Однако роль космоса в нашей жизни, пусть и опосредованно, всё же велика, и с каждым днём только увеличивается. И речь тут идёт не столько о международном престиже и ностальгии по Юрию Алексеевичу, сколько о том, что космос всё шире открывает возможности перед новыми технологиями, которые, разумеется, пригодятся не только на орбите. (Мы, если помните, как-то писали о планах биологов перенести исследования рака в космическую невесомость.) Но развитие таких технологий требует умелых рук и творческого мышления, а ни то, ни другое заменить роботами мы пока не в состоянии. И это значит, что влияние космоса на наши гены нужно исследовать, и исследовать упорно, ни на чём не экономя.
Статья с результатами описанных экспериментов должна появиться в журнале Gravitational and Space Research.
Подготовлено по материалам Методистской больницы Хьюстона. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.
