Žmogaus kūno kosmose tyrimai

Mark Scott Kelly astro specai

Mark Kelly ir Scott Kelly broliai dvyniai astronautai yra puikus žmogaus kūno kosmose tyrimų, atliktų pagal „Dvynių studijos“ programą pavyzdys

Mark, Scott Kelly twins infograph

Dvynių studijos, kurioje dalyvavo Scott ir Mark Kelly, programos logo

Astronautas Mark Kelly kosmose praleido 54 paras 2 val. 4 min ir dalyvavo 4 Space Shuttle misijose: Missions STS-108, STS-121, STS-124, STS-134. Jo brolis dvynys Scott Kelly kosmose buvo 520 parų 4 misijose: STS-103, STS-118, Soyuz TMA-01M (misija 25/26), Soyuz TMA-16M/Soyuz TMA-18M (misija 43/44/45/46). Pr tą laiką 3 kartus išėjo į atvirą kosmosą ir ten praleido 18 val. 20 min. Abu yra 16 NASA astronautų būrio nariai, abu gimę 1964 vasario 21 d. Tikriausiai abiems reikšmingiausia misija buvo nuo 2015 kovo iki 2016 kovo, kai Scott Kelly dalyvavo 340 parų misijoje Tarptautinėje Kosminėje Stotyje, o jo brolis Mark buvo tiriamas Žemėje.

HRP Scott Mark

Galimas dalykas, jog NASA HRP programa, pagal kurią buvo tiriami Scott ir Mark Kelly, buvo Sovietų Sąjungos, vėliau Rusijos atliktų medicininių tyrimų orbitinėje stotyje Mir pakartojimas ir išplėtojimas

NASA Žmogaus tyrimų programa (Human Research Program – HRP) ir Nacionalinis kosmoso biomedicinos tyrimų institutas sukūrė programą „the twins study„, skirtą palyginti per vienerius metus sukaupto kosminio skrydžio padarinius ir stebėti genetinius brolių dvynių pokyčius. Šis projektas inicijuoja bandomąją demonstraciją, kurioje pagrindinis dėmesys skiriamas integruotų žmonių analizių naudojimui, siekiant geriau suprasti biomolekulines reakcijas į fizinius, fiziologinius ir aplinkos veiksnius, susijusius su skrydžiais kosmose. Projekto akcentas yra biologinių pavyzdžių rinkimas ir psichologiniai tyrimai vieno dvynio, esančio orbitoje, Tarptautinėje Kosminėje Stotyje (TKS), ir atitinkamų mėginių bei duomenų iš jo dvynio rinkimas ant žemės. Mėginių rinkimas ir duomenų analizė vyko prieš vienerių metų misiją, jos metu ir po jos, rezultati paskelbti čia ir čia.

Telomeriniai tyrimai

Ląstelės fermentai, replikuojantys DNR, negali sintetinti naujos DNR nuo galo, tad su kiekvienu dalinimusi ji šiek tiek sutrumpėja. Chromosomų galai yra apsaugoti ilgais telomerų pakartojimais ir dalijimosi procesas nepaveikia svarbių chromosomų dalių. Telomerai trumpėja ir trumpėja, kol galų gale ląstelė nebegali dalintis (geba dalintis tik ~ 50 kartų) ir tampa neaktyvi, arba miršta. Laipsniškas telomerų trumpėjimas, susijęs su gyvenimo stresu, senėjimu ir su amžiumi susijusiomis ligomis, tokiomis kaip vėžys, laikomas vienu iš senėjimo faktorių. Astronauto Mark Kelly telomerai beveik nesikeitė, o Scott Kelly telomerai netgi „užaugo“ per 340 skrydžio parų. Praėjus 48 valandoms po nusileidimo į Žemę, telomerai sugrįžo į normalų „žemės“ ilgį. Tai galima susieti su aktyviais pratimais ir mažai kaloringa dieta, kurių nenoriai Scott įsipareigojo laikytis visas 340 skrydžio parų.

Kūno masė

Per beveik metus, praleistus kosmose, Scott Kelly pastebimai, ~ 7 %, prarado masę. Nepaisant normalios mitybos ir beveik dvi valandas trunkančio sporto šešias dienas per savaitę, buvo pastebėtas astronauto kaulinio audinio irimas. Folatų kiekis kraujyje – aktyvaus kūno atsinaujinimo, hematopoezės, odos ir gleivinių epitelio regeneracijos žymenys – tapo didesnis nei Mark. Galbūt tai siejama su sveikesniu astronauto gyvenimo būdu, o svorio metimą sukelia stresas ir uždegimo vystymasis.

Mikroflora

Žmogaus žarnyno mikrofloros sudėtis yra tokia pat individuali, kaip ir pirštų atspaudai. Žarnyne įprastai vyrauja skirtingi laktobacilų, enterokokų, Bacteroides ir Escherichia coli tipai. Dvynių Scott ir Mark mikroflora skyrėsi prieš skrydį. Tarptautinėje Kosminėje Stotyje Scott Kelly mikrofloroje sumažėjo Bacteroides kiekis. Greičiausiai tai lemia astronautų maitinimosi ypatumai kosmose.

Mutacijos

Iki šiol nesukurtos technologijos, gebančios atpažinti identiškų dvynių DNR pagal jų nukleotidų sekas. Teoriškai jie skiriasi tik nedideliu skaičiumi mutacijų, tačiau skrydžio metu astronauto Scott organizme atsirado keletas naujų. Tai nestebina, atsižvelgiant į astronauto gautą 24 kartus didesnį radiacijos kiekį, nei Marc gavo Žemėje iš natūralios foninės radiacijos per tą patį laiką.

Širdis ir kraujagyslės

Skrydžio metu tiriant Scott Kelly kraujagyslių būklę, buvo naudojamas ultragarso aparatas, kurį astronautas naudojo pagal Skrydžių Valdymo Centre dirbusios mokslininkų komandos rekomendacijas. Paaiškėjo, kad astronauto Scott miego arterijos sienelės tapo pastebimai storesnės nei Žemėje esančio jo dvynio Mark Kelly. Kol kas nežinoma, ar šie pokyčiai yra nuolatiniai, ar jie yra buvimo kosmose ar su amžiumi susijusios aterosklerozės pasekmė.

Scott Kelly komentaras: „Kosmosas yra amžinos jaunystės fontanas!“

Kūno skysčiai ir regėjimas

Kosmose Scott Kelly pastebėjo padidėjusį baltymo akvaporino 2, sudarančio poras vandens pernešimui per inkstų ląstelių membranas, kiekį. Tuo pačiu metu padidėjo ir natrio kiekis kraujo plazmoje: visa tai yra organizmo dehidratacijos požymiai. Tai nėra drėgmės trūkumas: skrydžio metu astronautas išgėrė daugiau nei 730 litrų vandens (per 340 parų misiją), gauto perdirbus šlapimą. Mikrogravitacijos sąlygomis kosmose apie 2 litrai skysčių iš astronauto kojų pasislinko galvos link. Tai sukėlė atitinkamą poveikį, įskaitant padidėjusį slėgį kaukolėje ir susilpnėjusį regėjimą.

Projekto vadovės Brind Rana komentaras: „Kaulų masės mažėjimas, aterosklerozė, regėjimo sutrikimai – ar tai nieko jums neprimena? Būtent: tai yra panašu į senėjimą“.

Kognityviniai gebėjimai

Prieš kasmetinę Scott Kelly misiją, jos metu ir po jos, abu dvyniai reguliariai laikydavo testus, kad įvertintų savo emocinę būseną ir pažintinius sugebėjimus – dėmesį, atmintį ir kitus. Tarp dvynių nebuvo reikšmingų skirtumų, o buvimas kosmose neturėjo įtakos sudėtingų užduočių atlikimui. Tačiau iškart po grįžimo į Žemę, Scott atsakinėjo į testo klausimus lėčiau ir blogiau nei įprastai. Psichologai sumenkusią koordinaciją ir pažintinius gebėjimus sieja su kūno prisitaikymu prie Žemės gravitacijos.

Mark Scott Kelly

Scott komentaras: „Aš mėginau patekti į lovą … Bet jau trečiame žingsnyje grindys pakilo ir aš kritau į vazoną su kambariniais augalais“.

Epigenetika

Subtilus genų aktyvumo reguliavimas gali būti atliekamas mažomis cheminėmis DNR modifikacijomis. Tokius epigenetinius pokyčius, kurie kaupiasi visą gyvenimą ir yra tik iš dalies paveldimi, lemia individuali patirtis. Beje, būtent dėl epigenetiniai pokyčių ekspertai sugebėjo atskirti identiškų dvynių DNR. Prieš skrydį buvo keli šimtai nesutapimų, po skrydžio jų dar padaugėjo. Praėjus dvejiems metams po Scott grįžimo į žemę, 93% genų grįžo į normalų lygmenį, tačiau likusieji liko „išsireguliavę“. Tarp jų yra genų, susijusių su prisitaikymu prie hipoksijos, su telomerazės fermentu (jis gali prailginti susitraukusius telomerus), su kolageno (baltymo pagrindo kaulų audinio baltyminis pagrindas) sinteze ir kt.

Scott uždegimas

Kraujo mėginiai leido sekti citokinų (uždegimo baltyminiai veiksniai), taip pat riebalinių rūgščių atsiradimą – jų lygio padidėjimą sukelia lipidų apykaitos pažeidimas ir tai yra uždegiminių procesų požymis. Astronauto Scott citokinų žymekliai rodė lėtinio uždegimo, kuris tęsėsi visą jo buvimo kosmose laiką, vystymąsi. Kai kurių citokinų kiekiai liko virš normos maždaug šešis mėnesius po skrydžio. Beje, uždegimas gali sukelti atsparumo insulinui vystymąsi, tačiau Scott kūnas prie to prisitaikė, padidindamas baltymų, dalyvaujančių gliukozės metabolizme, skaičių.

Scott ir Mark imuninė sistema

Prieš pat skrydį ir iškart po jo abu dvyniai buvo paskiepyti nuo gripo. Tarp Scott ir Marc reikšmingo skirtumo nebuvo: abiejų imuninis atsakas buvo normalus, kraujyje buvo aptiktos susilpnėjusios ir negyvos viruso dalelės, prieš kurias organizmas gamino antikūnus.


Komentarai apie “Žmogaus kūno kosmose tyrimai”

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *