Космос может представлять неожиданную угрозу для нашего кишечного микробиома, обнаружили ученые

На протяжении более века люди мечтали о том дне, когда человечество (как вид) отправится в космос.

В последние десятилетия эта мечта стала намного ближе к реализации благодаря развитию коммерческой космической отрасли (NewSpace), возобновление интереса к исследованию космоса и долгосрочные планы по созданию сред обитания на низкой околоземной орбите (НОО), на поверхности Луны и Марсе.

На основе прогресса , очевидно, что освоение космоса еще долго не будет уделом астронавтов и правительственных космических агентств.

Но прежде чем начнется «Великая миграция», необходимо решить множество вопросов. адресованный. А именно, как длительное воздействие микрогравитации и космической радиации повлияет на здоровье человека? К ним относятся хорошо изученные аспекты потери плотности мышц и костей, а также то, как время в космосе может повлиять на функцию наших органов, сердечно-сосудистую систему и психологическое здоровье.

В недавнем исследовании международная группа ученых отметила, что часто упускаемый из виду аспект здоровья человека: наш микробиом. Короче говоря, как время в космосе повлияет на наши кишечные бактерии, которые имеют решающее значение для нашего благополучия?

В команду вошли биомедицинские исследователи из Научно-исследовательского центра по защите от ионизирующего и неионизирующего излучения (INIRRPC) при Университет медицинских наук Шираза (SUMS), Ливанский международный университет, Международный университет Бейрута, Колледж MVLS Университета Глазго, Центр прикладной математики и биоинформатики (CAMB) Университета Персидского залива в Кувейте, Институт ядерной физики (NPI) Чешской академии наук (CAS) и Атоминститута Венского технического университета в Вене. Статья, описывающая их результаты, недавно появилась в журнале Frontiers of Microbiology.

Микробиом – это совокупность всех микробов, живущих в нашем организме и внутри него, включая бактерии, грибы, вирусы, и соответствующие им гены. Эти микробы играют ключевую роль в том, как наш организм взаимодействует с окружающей средой, поскольку они могут влиять на то, как мы реагируем на присутствие инородных тел и веществ.

В частности, некоторые микробы изменяют инородные тела таким образом, что они становятся более прочными. вредны, а другие действуют как буфер, смягчающий воздействие токсинов. Как они отмечают в своем исследовании, микробиота астронавтов будет испытывать повышенный стресс от микрогравитации и космической радиации, включая галактические космические лучи (ГКЛ).

Космические лучи — это высокоэнергетическая форма радиации, состоящая в основном из протоны и атомные ядра, лишенные своих электронов, которые были ускорены до скорости, близкой к скорости света.

Когда эти лучи генерируются элементами тяжелее водорода или гелия, их высокоэнергетические компоненты ядер известны как HZE. ионы, которые особенно опасны. Когда они воздействуют на нашу атмосферу или защитную защиту на борту космического корабля или Международной космической станции (МКС), они приводят к ливням вторичных частиц.

Хотя защитная магнитосфера и атмосфера Земли не позволяют большинству этих частиц достичь поверхности, космонавты в космосе регулярно подвергаются их воздействию.

Как отмечают авторы, предыдущие исследования показали, как это воздействие потенциально может повысить устойчивость астронавтов к радиации — процесс, известный как радиоадаптация. Однако они также отметили, что степень адаптации астронавтов варьируется от одного астронавта к другому, причем некоторые из них испытывают неблагоприятные биологические последствия перед отправкой в ​​глубокий космос.

По этой причине они рекомендуют провести дальнейшие исследования для определения рисков, связанных с космической средой, поскольку она в основном состоит из протонов, воздействию которых астронавты подвергнутся прежде, чем столкнутся с частицами HZE.

Модель многозадачности НАСА предполагает, что первая миссия астронавта может быть адаптирующейся дозой. Однако команда отмечает, что текущие исследования показывают, что второй космический полет не обязательно увеличивает вероятность генетических аномалий настолько, насколько ожидалось. Это может означать, что организм может иметь естественный радиоадаптивный защитный механизм.

Что касается рекомендаций, команда похвалила МКС как идеальную среду для тестирования реакции микробиома человека на космическое излучение и микрогравитацию. Они также обращают внимание на нехватку исследований в этой области и на то, что долгосрочное воздействие радиации на микробиомы и бактерии окружающей среды плохо изучено:

«Международная космическая станция (МКС) является уникальной и контролируемая система для изучения взаимодействия между микробиомом человека и микробиомом среды его обитания.МКС представляет собой герметично закрытую систему, однако в ней обитает множество микроорганизмов… В этом контексте ученые НАСА не считали, что адаптация не ограничивается астронавтами и радиацией воздействие бактерий внутри тела астронавта или того, что бактерии внутри космической станции могут вызвать устойчивость не только к высоким уровням повреждения ДНК, вызванным HZE, но также и к другим факторам, угрожающим активности бактерий, таким как антибиотики.»

Повышенная устойчивость к антибиотикам может быть опасной для жизни астронавтов, которые сталкиваются с риском травм и инфекций во время длительных миссий. Кроме того, они подчеркивают, как космические путешествия и длительное воздействие микрогравитации могут ослабить иммунную систему, снижая естественную устойчивость космонавтов к микробам, особенно тем, которые имеют высокий уровень устойчивости к радиации, теплу, ультрафиолету и высыханию и, следовательно, могут выжить в космосе. среда. Вот как они это резюмируют:

«В соревновании между астронавтами и их микробиомами за адаптацию к суровой космической среде микроорганизмы могут выйти победителями, поскольку они могут развиваться и адаптироваться быстрее, чем люди, за счет быстрого Приобретение микробных генов. Микроорганизмы имеют гораздо более короткое время генерации, что позволяет им производить гораздо больше потомков, каждое из которых имеет уникальные генетические мутации, которые могут помочь им выжить в космической среде.»

Для этого По этой причине исследовательская группа подчеркивает, что необходимы дополнительные исследования для оценки масштабов адаптации микроорганизмов до начала миссий.

Это может иметь решающее значение для выявления потенциальных рисков и разработки стратегий смягчения последствий, новых методов лечения и вмешательств. Они также рекомендуют астронавтам регулярно проходить цитогенетические тесты для измерения их адаптивной реакции и отбирать для миссий, в которых они будут подвергаться более высоким дозам, только тех, кто демонстрирует высокую адаптивную реакцию на низкие дозы радиации.

Они также признают, что изучение микробиомов космонавтов в космосе представляет собой ряд проблем. К ним относятся сложность проведения экспериментов в условиях микрогравитации, что может повлиять на рост и поведение микроорганизмов, что затрудняет получение точных и надежных данных.

Существует также потенциальная опасность распространения болезнетворных микроорганизмов в закрытом помещении. окружающей среды с системами рециркуляции воздуха.

Однако это исследование необходимо провести, прежде чем можно будет реализовать пилотируемое исследование дальнего космоса, поскольку оно потенциально может выявить потенциальные патогены и разработать стратегии предотвращения их распространения во время миссии.

Эта статья была первоначально опубликована журналом Universe Today. Прочтите оригинал статьи.