Исследование NASA на мышах, реализованное на Международной космической станции (МКС), продемонстрировало, что основная причина утраты костной массы в условиях космоса — это отсутствие механической нагрузки, а не воздействие радиации или системные факторы. Эти выводы, полученные в результате наиболее продолжительной серии экспериментов с грызунами в условиях невесомости, свидетельствуют о необходимости пересмотра методов по обеспечению здоровья астронавтов в ходе длительных миссий.
Во время эксперимента 37 мышей находились на орбите в течение одного месяца. Изучение их скелетов выявило существенную потерю ткани в зонах, которые на Земле выполняют несущие функции. В частности, бедренные кости грызунов, особенно участки около тазобедренного и коленного соединений, утратили до 18% губчатого вещества. В то же время поясничный отдел позвоночника, не несущий весовую нагрузку, остался практически неизменным. Контрольная группа мышей, оставшаяся на Земле, подверглась имитации стресса от запуска, но не испытала воздействие микрогравитации.
«Если бы радиация или системные факторы играли решающую роль, то скелет подвергся бы равномерному разрушению», — объясняют исследователи из NASA и Blue Marble Space Institute of Science. — «Однако повреждения возникают избирательно, особенно в областях, которые традиционно испытывают значительные нагрузки». Например, шейка бедренной кости, защищённая плотным кортикальным слоем, потеряла до 25% внутренней губчатой структуры. Это противоречит гипотезе о воздействии радиации, которая в первую очередь должна была бы влиять на внешние слои.
Мыши, находившиеся на МКС в течение 37 дней, получили дозу радиации, которая в 10 раз меньше порога, вызывающего потерю костной массы в лабораторных условиях. Чтобы добиться аналогичного эффекта от радиации, грызуны должны были бы пребывать на станции 13 лет, что исключает радиацию в качестве ключевого фактора.
Параллельные исследования на Земле показывают, что даже при ограничении подвижности (без воздействия микрогравитации) мыши теряют костную плотность, но в 3–5 раз более медленно. У молодых особей в космосе зафиксировано преждевременное окостенение бедренных костей — процесс, при котором хрящ замещается костной тканью до завершения роста, что может привести к деформациям.
Для астронавтов это имеет серьёзные последствия. Ежемесячная потеря 1%–1,5% костной массы (в 10 раз быстрее, чем при остеопорозе) увеличивает вероятность переломов бедренных костей и позвоночника. Восстановление после полугодового пребывания в космосе может занять до 4 лет, и некоторые потери могут стать необратимыми.
«Эти результаты требуют пересмотра подходов: витамины или диетическое питание не могут заменить физическую нагрузку», — утверждают авторы. — «Более эффективными могут быть тренажёры, имитирующие земное притяжение, или устройства, обеспечивающие сопротивление, аналогичное поднятию тяжестей».
Эти выводы станут основой для новых технологических решений в рамках программ Artemis и Mars Exploration. NASA планирует протестировать на МКС модифицированные беговые дорожки с фиксированными креплениями и специальными «костюмами», оснащёнными нагрузочными экзоскелетами. Одновременно изучается влияние микрогравитации на восстановление костей при травмах — это имеет критическое значение для миссий, где оперативное возвращение на Землю невозможно.
Данное исследование подтверждает: для долгосрочных космических миссий необходима не только защита от радиации, но и создание условий, при которых скелет функционирует так же, как на Земле. Без этого освоение Луны и Марса может быть связано с неоправданными рисками для здоровья экипажей.
Источник: iXBT
