Дальние миры - Владимир Иванович Симин
Особенно интересно, что за время полета у Скотта увеличилась длина теломер. Теломеры — шестибуквенные повторы на концах хромосом, которые «колпачком» прикрывают концевые последовательности ДНК, тем самым предохраняя хромосомы от деградации и поддерживая стабильность генома. Укорочение теломер ассоциировано со старением и влиянием таких факторов, как стресс, загрязнение воздуха и радиация; их удлинение свидетельствует об активности фермента теломеразы, «накручивающей» дополнительные повторы на ДНК. Теломеразная активность продлевает жизнь клетки, но излишнее и неконтролируемое клеточное деление приводит к появлению популяций раковых клеток. В космосе у Скотта изменилось метилирование ДНК в области промотора гена TERT, кодирующего регуляторную субъединицу теломеразы, а также сильнее экспрессировались гены, чьи продукты отвечают за упаковку теломер.
Однако увеличенная за время полета длина теломер сократилась после двух суток, проведенных на Земле, и стабилизировалась на предполетных средних значениях в течение нескольких месяцев. Основные механизмы и потенциальные последствия такого кратковременного удлинения теломер пока неизвестны, так что говорить о «космическом омоложении» пока рановато. Более того, количество обнаруженных у Скотта теломер существенно уменьшилось, и в других исследованиях у космонавтов станции, как правило, теломеры после полета были короче, чем до него. Меняться может не только сама последовательность ДНК, но и процесс перевода с языка ДНК на язык РНК и белков (непосредственный синтез продуктов генов, называемый экспрессией генов). Изменение в таком случае является не генетическим, а эпигенетическим.
Помимо бессонницы и усталости около половины космонавтов сообщает о других заметных ухудшениях самочувствия. В большинстве случаев они проявляются как сыпь или гиперчувствительность; за ними следуют заболевания верхних дыхательных путей, так что насморк в космосе — явление довольно частое. Изначально исследователи выделили несколько возможных причин перевеса кожных заболеваний и гиперчувствительности:
• гигиенические факторы (использование воды на станции ограничено, поэтому существует вероятность неполного смывания мыла и шампуня);
• раздражение от специфического оборудования (скафандры для выхода в открытый космос, кислородные маски и прочее);
• условия среды на борту станции: низкая влажность, ограниченность движения воздушных потоков и кондиционирование воздуха, длительный контакт с влагой от пота;
• ранний этап адаптации к новым условиям среды;
• стойкое ухудшение функционирования иммунной системы.
Все пункты могут вносить свою лепту в возникновение высыпаний и гиперчувствительности, но последний, судя по всему, является одним из самых существенных. Антигистаминные препараты — одни из самых популярных на борту станции. Развитие гиперчувствительности, до боли знакомой аллергикам и астматикам, связано с выработкой антител IgE, которые стимулируют синтез гистамина, серотонина и лейкотриенов. Предполагается, что в случае космонавтов гиперчувствительность вызывается упомянутым выше сдвигом в активации хелперных клеток Th2. Сверхактивация Th2 приводит к развитию IgE — опосредованной гиперчувствительности.
Гиперчувствительность такого типа относительно легко купируется однократным или курсовым приемом антигистаминных препаратов. Однако у связанных с иммунным дисбалансом высыпаний на теле может быть иная, более сложная и опасная природа. Наверняка в детстве вы уже переболели ветрянкой, и вас заверили, что больше такого кошмара с вами не произойдет. Не могли же они предположить, что вы отправитесь в межпланетный круиз? Многие герпесвирусы, к которым принадлежит возбудитель ветряной оспы HHV-3, эволюционировали вместе с нами, «изобретая» сложные стратегии для уклонения от реакции нашей иммунной системы. Они сохраняются в нашем организме в латентной фазе как затаившиеся в кустах тигры.
Но стоит только иммунной системе расслабиться, как герпесвирусы реактивируются — тот же HHV-3 может вызвать опоясывающий лишай при изменениях в системе клеточного иммунитета. Вирусная нагрузка (количество вирусных частиц) может быть высокой, но при этом не приводить к клиническим симптомам реактивации. Тем не менее было зарегистрировано несколько случаев, когда реактивация у исследователей космоса заканчивалась атопическим дерматитом (и другими последствиями вирусной инфекции), при этом частота репликации некоторых герпесвирусов во время космического полета напрямую коррелировала с его продолжительностью. У космонавтов зарегистрированы реактивации таких герпесвирусов, как вышеупомянутый HHV-3, вирус простого герпеса HSV-1, вирус Эпштейна-Барр HHV-4 и цитомегаловирус HHV-5.
Уже сейчас очевидно, что HHV-3 представляет собой серьезную опасность для здоровья членов экипажа — некоторые из них страдали от опоясывающего лишая, будучи на станции. Это создает риск для благополучия не только космонавтов, но и не переболевших людей, контактирующих с ними на Земле, поскольку вирусная нагрузка HHV-3 сильно увеличивается со временем, а сам вирус присутствует в слюне около 60 % космонавтов. Описанные выше неполадки в иммунной системе могут вызываться не только мутагенным космическим излучением. Невесомость, очевидными способами влияющая на сердечно-сосудистую, мышечную и другие системы организма, на иммунитет действует более изощренно.
Космонавты подвергаются таким типам гравитационных воздействий, как гипер и микрогравитация. Гипергравитация — это перегрузка, увеличение уровня гравитации во время взлетов и посадки космических аппаратов. Микрогравитация — это небольшая сила тяжести, которая присутствует на околоземной орбите (однако физиологически организм воспринимает подобную микрогравитацию как полное отсутствие тяготения). Выработка упомянутого ранее цитокина IL-6 грависенситивна, то есть реагирует на изменения гравитации. Исследователи подвергали действию микро и гипергравитации человеческие клетки (в частности, для оценки условий микрогравитации использовали мононуклеарные клетки периферической крови, а гипергравитации — хондроциты и раковые клетки щитовидной железы) и показали, что выработка IL-6 снижается в условиях микрогравитации, а в условиях гравитационной перегрузки, напротив, увеличивается.
Влияние невесомости на человека в целом подробно описано для сердечно-сосудистой, костно-мышечной и сенсомоторной систем. Сердечно-сосудистая адаптация включает:
• нарушение сердечно-сосудистой реакции на ортостатический стресс, связанный с изменением положения тела в пространстве и влиянием физической нагрузки;
• снижение сердечной функции — в космосе артериальное давление слегка снижается.
Также уменьшается объем плазмы крови, причем у женщин этот процесс происходит по непонятным причинам быстрее. Хорошо известен и эффект «пухлого лица» (puffy face) — перераспределение крови и других жидкостей организма в верхнюю часть тела. За время пребывания на космической станции космонавты слегка худели не только за счет потери в костной массе, но и из-за уменьшения потребления пищи и воды. Такая «диета» может быть связана с уменьшением подвижности верхних и нижних отделов ЖКТ из-за пониженной силы тяжести. Микрогравитация также негативно влияет на реабсорбцию воды, в результате чего возрастает подверженность почечнокаменной болезни. Недавно у космонавтов, находившихся в длительных миссиях, нашли характерное только для них заболевание — появление хориоидальных складок и отек диска зрительного нерва, названные нейроокулярным синдромом, связанным с космическим полетом.
Наиболее схожа с ним «земная» внутричерепная гипертензия, но в случае SANS головные боли отсутствуют, то есть субъективно космонавт сможет отследить прогрессирование заболевания только по ухудшению зрения. Зрение может пропасть и в одно мгновение. Слезы не падают в невесомости, скапливаясь у глаза. При большом количестве жидкости образуется сильный отек, приводящий к слепоте, что испытал на себе канадский
