На протяжении тысяч лет путешественники и первооткрыватели сталкивались с проблемой питания. И астронавты не являются тут исключением. В ходе пребывания в космосе, которое часто длится месяцами, чрезвычайно важно обеспечить членов экипажа всеми необходимыми человеческому организму продуктами питания. Но современная диетология идет гораздо дальше. Она ставит целью оптимизацию работоспособности астронавтов и в то же время защиту от вредных факторов невесомости и космического излучения. Столь пристальное внимания к проблемам питания горстки людей, работающих в космосе, может показаться чрезмерным, но решение этих проблем имеет практическое значение для всего человечества.
Проблемы со зрением и бесплодие: что их объединяет
Некоторые астронавты и космонавты возвращаются на Землю после длительного пребывания на борту МКС с проблемами зрения. Они страдают, в частности, так называемыми «ватными пятнами» на сетчатке и воспалением оптического нерва. Другими словами, люди отправляются в космос с отличным зрением, а по возвращении им нужно прописывать очки. Ранее причиной этого считалось воздействие на сосудистую систему микрогравитации, в частности, колебания водного баланса организма и повышение внутричерепного давления. Но эти теории не в состоянии объяснить, почему только 30−40% побывавших в космосе испытывают проблемы со зрением.
Считается, что функционирование сосудистой системы во многом зависит от генетических факторов. В сочетании с резкими изменениями водного баланса организма в условиях микрогравитации это приводит к повышению проницаемости стенок кровяных сосудов в глазу. А это приводит к повышению давления, что в свою очередь вызывает проблемы со зрением.
Оказалось, что у таких людей в крови отмечается значительно более высокая концентрация аминокислоты гомоцистеина, причем не только в космосе, но и до полета. Гомоцистеин присутствует практически в любой клетке человеческого организма. Это один из важнейших компонентов биохимических процессов на протяжении всей жизни человека. Для выработки гомоцистеина требуется присутствие нескольких типов витамина В. Люди, которые жалуются на проблемы с глазами в ходе пребывания в космосе, нуждаются в более высоких дозах приема этих витаминов из-за своих генетических особенностей.
Загадочным элементом в этой теории является тот факт, что женщины, страдающие синдромом поликистоза яичников (ПКЯ), обычно также имеют более высокий уровень гомоцистеина, а также проблемы с кровообращением, напоминающие те, которые отмечаются у астронавтов-мужчин, имеющих проблемы со зрением. Синдром ПКЯ воздействует на работу яичников у женщин. Это основная причина бесплодия, которая затрагивает до 20% женщин.
Причины этого заболевания не до конца понятны и в настоящее время средств лечения нет. Однако вполне возможно, что женщинам с ПКЯ необходимо принимать усиленные дозы витаминов группы В. Пока что убедительных свидетельств такой связи нет, но в настоящее время НАСА и врачи клиники Майон в Миннесоте ведут исследования в этом направлении.
Эти исследования могут не только решить проблему одного из основных факторов риска длительного пребывания человека в космосе, но и пролить свет на природу заболевания, от которого страдают миллионы людей.
Космическая медицина на койке в земной больнице
- Космическая диетология помогает не только понять механизм адаптации человека к длительному пребыванию в космосе, но и то, как мы можем улучшить наш образ жизни на Земле
- Исследования в космосе обычно проводятся в условиях ограниченных ресурсов и осложняются фактором невесомости или, как говорят ученые, микрогравитации.
- Подобные земные исследования иногда проводятся на обычных людях, которые проводят недели или месяцы лежа на больничной койке с наклоном в сторону головы.
- Это имитирует воздействие микрогравитации и позволяет следить за темпами сокращения массы мускульных и костных тканей.
Мало солнца
Витамин D образуется в коже человека под воздействием солнечных лучей. Этот витамин необходим для поддержания в нормальном состоянии костей, зубов и мускулов. Астронавты не получают нужного им количества солнечных лучей на орбите, что приводит к дефициту витамина D, который не восполняется продуктами питания. Изучая воздействие дефицита инсоляции, мы обследовали полярников, которые зимуют на американской станции Мак-Мердо в Антарктиде, где солнце уходит за горизонт на полгода.
Мы проводили там эксперименты, целью которых было установить, может ли прием витаминов D заменить собой солнечный свет. По предварительным данным, небольшие добавки таких витаминов приводят к повышению уровня витамина D в организме, но увеличение дозы уже не приносит заметной пользы. Мы обнаружили также, что реакция на витаминные добавки зависит от веса или массы тела. Чем выше масса тела, тем менее эффективны такие добавки. Это объясняется тем, что жир впитывает витамин D и не дает ему оставаться в крови. Результаты нашего исследования наряду со многими другими работами помогли ученым Национальной академии медицины США разработать рекомендации по приему витамина D для жителей Северной Америки.
В рамках нашего второго исследования мы проанализировали, каким образом стресс влияет на состояние иммунной системы. Это актуально и для астронавтов, и для полярников, зимующих в Антарктиде. Мы пришли к заключению о том, что такая связь существует. Люди, у которых наблюдаются биохимические симптомы стресса и пониженный уровень витамина D в крови, испытывают повышенную подверженность вирусным инфекциям, например, герпесу, который всегда присутствует в спящем виде в организме.
В подобных исследованиях, проводимых в обычных условиях, приходится учитывать неизбежное воздействие на испытуемых солнечного излучения, что может искажать результаты. Наши исследования в Антарктиде позволили нам исключить этот фактор и прийти к выводу, что новые рекомендации по уровню приема витаминных добавок имеют смысл, а дальнейшие повышение дозы не приносит существенной пользы.
Плотность костной ткани
Давней проблемой космической медицины является снижение плотности костной ткани в ходе длительного пребывания в космосе. Астронавты теряют примерно 1% костной массы в месяц. Больные остеопорозом утрачивают такой объем за год. Эта утрата массы происходит в результате уменьшения гравитационной нагрузки на скелет. Обычно на восстановление костной массы после возвращения на Землю уходят годы. После многих лет проб и ошибок выяснилось, что некоторые изменения в космической диете оказывают положительное воздействие на состояние костной ткани.
Астронавты, которые получали больше рыбы, — например, лосося и макрели, — медленнее теряли костную массу на орбите. Выяснилось также, что усиленное питание фруктами и овощами также содействует сохранению костной массы. В то же время употребление продуктов с высоким содержанием соли и железа ускоряет процесс потери костной массы.
Последующие данные показали, что те астронавты, которые правильно питались, поддерживали достаточный уровень витамина D в крови и занимались физическими упражнениями, не испытывали утраты костной массы в течение полугодового пребывания в космосе. Впервые за 50 лет космических пилотируемых полетов удалось доказать, что астронавты могут поддерживать нормальные показатели плотности костной ткани за счет диеты и физических упражнений. Эти результаты имеют огромное значение для всех жителей Земли, так как схожие изменения в диете могут содействовать устранению многих проблем со здоровьем.
Сейчас, на пороге шестого десятилетия пилотируемых полетов в космос, мы готовимся к дальним космическим экспедициям. Факторы риска остаются весьма значительными, но теперь мы знаем, что правильное питание может обеспечить сохранение здоровья экипажа корабля, который отправится к Марсу и более отдаленным планетам. Нам необходимо смелее использовать и расширять данные о космической диетологии, полученные в XXI столетии, которые помогут не только в будущих исследованиях космоса, но и улучшат состояние здоровья миллионов обитателей нашей планеты.
Об этом материале
Этот аналитический материал был заказан Би-би-си ученым, работающим в НАСА. Доктор Скотт М. Мит и доктор Сара Р. Зварт возглавляют Лабораторию биохимии питания при Космическом центре НАСА имени Джонсона в Хьюстоне.
Читайте также, как космос меняет мозг.
