РБК Тренды приводят перевод статьи Space Might Wreak Havoc on the Human Gut, опубликованной на сайте издания The Atlantic.
Чем дольше полет, тем опаснее
Каждый день на орбите Земли работают астронавты, а в ближайшие десятилетия планируется отправить первые экипажи исследователей на Марс. Помимо того, что космонавты и так переживают сложности со здоровьем вне родной планеты — атрофию мышц, потерю костной массы, психологические проблемы — исследователи нашли еще один неблагоприятный фактор. Выяснилось, что нахождение в космосе влияет и на микробиом человека — то есть на комплекс полезных и вредных микроорганизмов, которые его населяют. Это может вызвать дополнительные проблемы со здоровьем даже у самых казалось бы крепких людей на планете.
Провести прямые исследования о том, как путешествие на Марс повлияет на микробы в кишечнике, не так просто, утверждает Дэвид Пирс, исследователь биологических наук из Университета Нортумбрии: «Только около 600 человек когда-либо были в космосе, и все они оставались там недостаточно долго для эксперимента — средняя продолжительность полета на МКС составляет около шести месяцев».
Тем не менее, результаты нескольких экспериментов подтверждают гипотезу о том, что в особых условиях космоса — микрогравитации и высоком уровне радиации — бактерии, грибки и другие микроорганизмы, населяющие человека, меняют свое состояние.
Как реагируют ЖКТ и кожа
В 2019 году ученые сравнили микробиомы астронавта Скотта Келли и его брата-близнеца Марка после того, как первый почти год находился на МКС. Исследование показало, что микробиом Скотта действительно изменился. Во время полета у него временно уменьшилось количество бактерий Bacteroidetes, нарушение регуляции которых связывается с неврологическими, иммунными и метаболическими проблемами.
В другом исследовании, уже от Института Дж. Крейга Вентера, приняли участие девять астронавтов. Они провели на МКС от 6 до 12 месяцев. У каждого собрали образцы с участков кожи, носа и языка, а также стул, кровь и слюну.
Эрнан Лоренци, ведущий автор исследования:
«Поскольку на станции очень чистая среда, мы ожидали уменьшения разнообразия кишечника в космосе по сравнению с предполетным или постполетным состояниями, потому что астронавты менее подвержены воздействию бактерий окружающей среды. Хотя пища, которую они едят, не стерильна, у нее очень низкая бактериальная нагрузка».
Однако кишечные микробиомы большинства астронавтов стали более разнообразными в космосе, а не наоборот, несмотря на ограниченное воздействие новых бактерий. А большее разнообразие, как правило, полезнее для здоровья.
«Обычно у людей с воспалительным заболеванием кишечника можно наблюдать снижение разнообразия микробиома. Увеличение разнообразия обычно указывает на большую устойчивость к болезням», — объясняет Лоренци.
Исследователи предполагают, что это может быть связано с большим выбором продуктов, доступных на станции. По данным NASA, космонавтам доступно более 200 вариантов еды и напитков, а это даже больше, чем люди обычно едят на Земле.
Помимо выросшего разнообразия в желудочно-кишечном тракте, внутренний микробиом астронавтов понес и потери. Два типа бактерий — Akkermansia и Ruminococcus, которые поддерживают целостность слизистой пищеварительного тракта и играют важную роль в расщеплении углеводов, — уменьшились в пять раз.
С кожным микропокровом космонавтов тоже произошли негативные изменения. У испытуемых уменьшилось количество различных кожных микроорганизмов, в том числе гаммапротеобактерий, которые входят в микробиом здоровой кожи. По мнению ученых, это может способствовать сыпи и гиперчувствительности кожи в космосе. К счастью, большинство показателей вернулись в норму после возвращения астронавтов на Землю.
Влияние космоса на микробиом человека изучают и российские ученые. Научные сотрудники Самарского государственного университета исследовали, как космический полет повлиял на биопрофили энтеробактерий и стафилококков — типичных представителей внутренней микрофлоры человека. Эксперимент показал, что все бактерии лучше выживали в условиях орбитального полета, чем на Земле. Кроме того, менялись их биологические, в том числе патогенные свойства.
Изменения кишечного микробиома могут повлиять на метаболизм пищи, здоровье костей и даже когнитивные способности, говорят ученые. Более длительное пребывание в космосе, например, 18 месяцев до Марса и обратно, скорее всего, усугубит эти проблемы. Здесь особенно актуальна поговорка «Ты то, что ты ешь».
Диета: от овощей до грудного молока
Грейс Дуглас из проекта NASA по передовым пищевым технологиям отмечает, что астронавты в космосе питаются сублимированными продуктами, которые содержат «нормальное количество пищевых микроорганизмов», но ударно обрабатываются чтобы не содержать патогенов. При этом астронавты получают недостаточно свежих фруктов и овощей, в то время как здоровый микробиом требует, наоборот, ограниченного потребления обработанных пищевых продуктов и большего количества свежих фруктов и овощей, а также продуктов с высоким содержанием клетчатки.
Европейское космическое агентство работает над исследованием, в ходе которого ученые вводят в рацион испытуемых олигосахариды — соединения, обнаруженные в человеческом грудном молоке. Считается, что эти соединения важны для создания здорового микробиома у детей. Ученые проверят, влияют ли олигосахариды на микробиом, иммунную систему и настроение взрослого человека. Эксперимент проходит на исследовательской станции «Конкордия» в Антарктиде больше года: экстремальные условия там помогают отчасти воссоздать космический эффект.
Пока сложно сказать, как конкретно изменится микробиом человека во время долгого путешествия на Марс по сравнению с относительно коротким пребыванием на МКС, говорит Дэвид Пирс. Учитывая, что NASA планирует путешествие на Красную планету в конце 2030-х или начале 2040-х годов, у ученых еще есть время, чтобы подготовить иммунитет космонавтов к проблемам с ЖКТ и кожей. До тех пор, отмечает ученый, исследователи должны продолжать использовать доступные им средства, будь то наземные исследования, имитирующие космос, эксперименты в самом космосе или работы, направленные на лучшее понимание микробиома человека — такого же необъятного и таинственного, как и сама Вселенная.