Усвоение космоса: ученые нашли причину проблем с желудком в невесомости
Российские ученые обнаружили, что состояние невесомости нарушает активность гладких мышц органов ЖКТ у человека и животных. Данные были получены в ходе изучения образцов тканей грызунов, побывавших на орбите. Результаты научной работы помогут специалистам лучше понять, что происходит с организмом космонавтов во время длительных полетов, а также позволят найти средство борьбы с вредными эффектами в пищеварительной системе. По словам специалистов, выводы исследования совпадают с результатами недавних экспериментов на МКС, которые также показали снижение активности ЖКТ у экипажа. Однако, по их мнению, на орбите это не опасно и может вызвать проблемы по возвращении на Землю. А избежать этого можно с помощью специальных упражнений.
Расслабить желудок
Специалисты Российского университета дружбы народов вместе с коллегами из НИИ экспериментальной биологии и медицины ВГМУ им. Н.Н.Бурденко обнаружили в ходе экспериментов над животными, которые побывали на околоземной орбите, что состояние невесомости нарушает работу гладких мышц в органах желудочно-кишечного тракта. Полученные данные необходимы для понимания физиологических изменений, которые происходят в организме человека в космосе, а также для разработки методов защиты космонавтов от вредных эффектов.
— Чтобы разрабатывать пилотируемые полеты, нужно учесть факторы, влияющие на здоровье космонавтов. Условия микрогравитации воздействуют на большинство физиологических функций организма и способны вызывать в ряде случаев существенные изменения, поэтому именно к ним приковано внимание большинства космических биологов, физиологов и медиков. Гладкомышечная ткань принимает активное участие в развитии адаптации и патологических состояний, включая условия орбитального полета. Но, несмотря на это, механизмы ее чувствительности к условиям невесомости до сих пор остаются практически неисследованными, — сказал директор научно-образовательного ресурсного центра инновационных технологий иммунофенотипирования, цифрового пространственного профилирования и ультраструктурного анализа РУДН Дмитрий Атякшин.
Ученые проанализировали гладкие мышцы дна желудка и тощей кишки у грызунов, которые пробыли несколько недель в условиях микрогравитации. Это были мыши после 30-суточного космического полета на борту биоспутника «БИОН-М» №1 и монгольские песчанки после 12 дней в космосе на борту космического аппарата «Фотон-М» №3.
Выяснилось, что после космического полета у грызунов снизилась выработка белка α-гладкомышечного актина (αSMA), который участвует в сокращении гладкой мускулатуры. Например, в мышцах желудка монгольских песчанок, вернувшихся с орбиты, доля αSMA снизилась почти на 15% по сравнению с животными, которые оставались на Земле. Чтобы убедиться, что дело именно в невесомости, авторы провели дополнительные тесты, исключающие другие причины.
— Снижение внутриклеточной выработки актина в мышцах желудка и тощей кишки указывает на высокую гравитационную чувствительность сокращения полых органов пищеварения. Это ставит новые задачи перед космической гастроэнтерологией и делает целесообразным продолжение данного направления исследований. Полученные результаты необходимо учитывать для нивелирования неблагоприятного воздействия биологических эффектов факторов, которые сопровождают космонавтов во время длительных орбитальных миссий на борту МКС, — добавил Дмитрий Атякшин.
Космическая тошнота
Существует множество данных от космонавтов, которые описывали, как работает их пищеварительная система на орбите. Они отмечали кровенаполнение, ухудшение эвакуаторной функции ЖКТ и другие неприятные ощущения, рассказала «Известиям» заведующая лабораторией экспериментальных биологических моделей НИИ экспериментальной биологии и медицины ВГМУ им. Н.Н.Бурденко Татьяна Самойленко. Однако у ученых нет доступа к внутренним тканям человека. Поэтому они проводят эксперименты на животных, чтобы понять, что меняется у них в невесомости на молекулярном уровне. Пока дать конкретные практические рекомендации, как избежать неприятных состояний, специалисты не могут.
— Гладкомышечная ткань — это, по сути, оболочка желудка с помощью которой происходят все его сокращения. Мышцы на руках можно нагружать специальными упражнениями, но мышцы желудка так стимулировать не удастся. Мы проводили дополнительные исследования, когда животные находились в космосе, и такая же группа на Земле. Им создавали условия измененной гравитации и одинаково кормили разными видами корма. В результате мы выяснили, что характер пищи никак не влияет на изменения в гладкой мускулатуре. Поэтому для борьбы с негативными эффектами мы скорее всего будем разрабатывать препарат для таргетной терапии, — сказала Татьяна Самойленко.
Пока у ученых не было возможности непосредственно наблюдать процесс изменения в тканях, так как доступ к животным у них был только после их возвращения с орбиты. Они обнаружили, что состояние органов приходит в норму не сразу после окончания полета. Даже спустя семь суток на Земле у грызунов не нормализовалась работа ЖКТ. На следующем этапе специалисты намерены изучить микроокружение гладкой мускулатуры, чтобы понять, что происходит в соседних с ней клетках, добавила специалист.
Хорошо или плохо?
Выводы ученых из РУДН совпадают с результатами экспериментов, которые проводились недавно на борту МКС, рассказал «Известиям» ведущий научный сотрудник лаборатории питания и гастроэнтологии ГНЦ РФ ИМБП РАН Борис Афонин. Они посвящены особенностям изменений пищеварительной системы в условиях космического полета. В работе используется гастроэнтерограф, который записывает электрическую активность желудочно-кишечного тракта. Он регистрирует частоты, специфичные для желудка, двенадцатиперстной, подвздошной, тощей кишки и толстого кишечника.
— Данные, полученные в экспериментах, имитирующих состояние невесомости на Земле, с участием людей, показывали, что электрическая активность пищеварительной системы у них повышается. Это противоречило данным, полученным на животных, которые говорили о снижении активности пищеварительной системы, в том числе и ее двигательного мышечного аппарата. Однако опыты непосредственно в космосе подтвердили сильное снижение активности ЖКТ до 30% у человека, — сказал Борис Афонин.
По его словам, в условиях космического полета пища в организме не имеет веса, также там нет верха и низа, а значит гравитационной составляющей работы пищеварения. На Земле под воздействием силы тяжести образуется внутрибрюшное давление, которое в обычных условиях организм вынужден преодолевать, на орбите его нет — всё это облегчает работу ЖКТ.
С одной стороны, это делает проще переваривание пищи, но с другой может вызвать проблемы по возвращении на Землю так же, как это происходит с мышцами рук и ног. Чтобы этого избежать, нужно разработать комплекс профилактических упражнений для тренировки мускулатуры желудка в полете, резюмировал ученый.
