0

Влияние условий космического полета на организм человека

В космическом полете организм человека подвергается действию следующих факторов: 1) невесомость; 2) перегрузки в результаты ускорения; 2) эмоциональный стресс. Помимо перечисленных свое негативное действие оказывают: 1) изоляция; 2) особенности микроклимата космического корабля;
3) шум; 4) вибрация; 5) особый суточный ритм.

Невесомость возникает при отсутствии влияния на человека гравитации. При невесомости наблюдаются: 1) изменения кровообращения; 2) изменения водно-электролитного обмена; 3) изменения в опорно-двигательном аппарате; 4) изменения в системе крови.

Изменения кровообращения: 1) возрастание ОЦК в результате уменьшения фильтрации жидкости и повышения ее реабсорбции в венозном участке русла; 2) кровенаполнение верхней половины тела вследствие облегчения притока крови из нижней половины тела в верхнюю и затруднении оттока крови из мозговых вен при отсутствии гравитации. Это приводит к увеличению кровенаполнения сосудов головы, отечности лица, ощущению распирания головы.
3) изменение сердечной активности в результате нарушения нормального кровенаполнения полостей сердца, изменения фаз сердечного цикла.

Изменения водно-электролитного обмена: 1) уменьшение содержания жидкости в тканях; 2) увеличение содержания натрия и снижение калия в мышцах. Эти изменения связаны с изменением продукции гормонов: уменьшением секреции АДГ, ренина, альдостерона, а также увеличением почечного кровотока, возрастанием клубочковой фильтрации и уменьшением реабсорбции.

Нарушения в опорно-двигательном аппарате: 1) выход кальция из костной ткани приводит к распаду белка в костях, вымыванию фосфора и развитию остеопороза; 2) снижение мышечного тонуса, обменные нарушения в мышечной ткани, атрофия мышц; 3) нарушения движения. Эти изменения связаны с отсутствием нагрузки на кости и мышцы в условиях невесомости. Постоянные тренировки позволяют уменьшить негативное влияние невесомости на опорно-двигательный аппарат.

После космического полета наблюдается снижение гематокрита. Это объясняется более быстрым восстановлением объема плазмы после снижения ОЦК в условиях невесомости. При длительных космических полетах нарушается иммунологическая реактивность организма, связанная, в первую очередь, с угнетением активности Т-лимфоцитов, и возрастает вероятность инфекционных заболеваний.

В начале и в конце полета человек подвержен действию ускорений и перегрузок. Величину перегрузки выражают в относительных числах, которые показывают, во сколько раз увеличивается вес человека при том или ином ускорении. В условиях космического полета возникают ускорения различной направленности. По отношению к организму человека различают: 1) продольные положительные – от головы к ногам; 2) продольные отрицательные – от ног к голове; 3) поперечные положительные – от груди к спине; 4) поперечные отрицательные – от спины к груди; 5) боковые положительные – справа налево;
6) боковые отрицательные – слева направо (рис.10).

Основное повреждающее действие ускорений связано с перемещением больших масс крови в направлении действия ускорения, что сопровождается переполнением одних органов и обескровливанием других. При этом изменяются сердечный выброс и венозный возврат, возникают рефлекторные влияния с барорецепторов, что оказывает существенное влияние на сосудистый тонус и функцию миокарда.

Наиболее тяжело переносятся человеком продольные перегрузки. При положительном продольном ускорении кровь перемещается из верхней половины тела в нижнюю, что приводит к уменьшению венозного возврата и сердечного выброса, гипотензии, снижению мозгового кровотока. Падение АД вызывает активацию барорецепторов синокаротидных зон, что приводит к тахикардии и аритмии. При отрицательном продольном ускорении происходит переполнение кровью сосудов верхней половины тела и, прежде всего, мозговых. При этом повышается АД, что вызывает замедление сердечной деятельности. Возможны также кровоизлияния.

Читайте также:  Как активировать вай фай роутер

Легче человеком переносятся поперечные перегрузки. При высоких поперечных перегрузках возможны: 1) нарушения кровообращения в малом круге, приводящее к нарушению оксигенации крови, 2) сжатие отдельных участков легочной ткани.

Переносимость перегрузок зависит от: 1) уровня тренированности; 2) положения тела; 3) скорости нарастания перегрузки; 4) направления и длительности действия ускорения.

Человек впервые полетел в космос в 1961 году, но даже полвека спустя нет точных ответов на вопросы о том, как именно космический полет и продолжительное пребывание в условиях минимальной гравитации или невесомости влияет на человеческое тело.

В новом исследовании ученые решили изучить изменения в теле космонавтов чуть глубже, практически на молекулярном уровне.

Необратимые изменения

Изучение состояния здоровья космонавтов после продолжительного пребывания в космосе показало, что есть ряд изменений, которые сильно влияют на их здоровье как во время полета, так и после. Многие космонавты после определенного периода времени, проведенного в невесомости, не могут вернуть свои прежние показатели физической подготовки.

Все потому, что условия микрогравитации напрягают человеческий организм и приводят к его ослаблению. Например, ослабевает сердце из-за потери массы, так как в невесомости кровь распределяется по-другому и сердце бьется медленнее.

Кроме того, снижается плотность костной массы, из-за того что на тело не влияет земная гравитация. Изменения костной массы наблюдаются уже в первые две недели в невесомости, а после длительного пребывания в космосе восстановить прежнее состояние ткани практически невозможно.

Особенно сильны изменения в иммунной системе организма и в процессе метаболизма.

Иммунная система

Иммунитет страдает от того, что невесомость — крайне новое для человека состояние в плане эволюционного развития. На протяжении сотен тысяч лет люди не сталкивались с условиями микрогравитации и оказались крайне генетически неподготовленными к ним.

Из-за этого иммунная система воспринимает невесомость как угрозу всему организму в целом и старается задействовать все возможные защитные механизмы сразу.

Кроме того, в условиях изоляции от привычных условий человеческий организм сталкивается с минимальным количеством бактерий, вирусов и микробов, что тоже негативно сказывается на иммунитете.

Метаболизм

Изменение метаболизма происходит по ряду причин. Во-первых, снижается выносливость организма и теряется мышечная масса из-за отсутствия физических нагрузок, к которым организм привык в условиях гравитации.

Во-вторых, из-за снижения выносливости и аэробных нагрузок организм потребляет меньше кислорода и расщепляет меньше жиров.

В-третьих, из-за изменений в кардиоваскулярной системе меньше кислорода поступает в мышцы через кровь.

Все это говорит о том, что человеческое тело проходит сложный период адаптации к условиям длительного пребывания в космосе. Однако как именно и из-за чего происходят изменения в организме?

Читайте также:  Видеокарта msi amd radeon r7 370

Изучение состава крови

Изучение состояния космонавтов до, во время и после космических миссий показало, что происходят изменения в иммунной системе, мышечном тонусе, процессах обмена веществ и регулирования температуры тела, однако ученым до сих пор непонятны механизмы, стимулирующие эти изменения.

В новом отчете, опубликованном в журнале Scientific Reports, канадские и российские ученые пришли к выводу, что ответ на этот вопрос можно найти, изучая одну из основных составных частей нашего организма — белки.

Оказывается, полет в космос снижает содержание различных белковых групп в человеческом организме. Некоторые из них быстро приходят в норму, а вот другим прийти к предполетному состоянию оказывается гораздо сложнее.

Ход исследования

Чтобы изучить эффект, оказываемый длительным пребыванием на орбите в условиях микрогравитации, на содержание белков в крови, ученые изучили плазму крови 18 российских космонавтов, побывавших в долговременных миссиях на Международной космической станции.

Первый образец плазмы был собран за месяц до полета, второй образец — сразу после приземления, а заключительный образец — через неделю после завершения миссии.

В определенных случаях космонавты сами брали и изучали образцы будучи на МКС, чтобы предоставить более точные показатели того, как изменяется содержание определенных белков в их крови.

Результаты

Всего 24 % из проанализированных белковых групп были найдены в более низком содержании сразу после приземления на Землю и по прошествии семи дней.

Содержание определенных групп белков оказалось низким сразу после приземления, но быстро пришло в норму в течение недели.

Выводы

Изучение разницы в сожержании белков в крови является одним из способов, с помощью которых можно объяснить некоторые изменения, происходящие в организме космонавта, пребывающего в невесомости долгое время.

Например, авторы исследования пришли к выводу, что практически все 24 % белков, концентрация которых изменилась во время пребывания в космосе, были связаны всего с несколькими процессами работы организма, такими как жировой обмен, свертывание крови и иммунитет.

Экипаж первой основной экспедиции на Международной космической станции (МКС-1). Слева направо: Юрий Гидзенко (пилот), Уильям Шеперд (командир), Сергей Крикалёв (бортинженер).

Учёные из России и Канады в совместном исследовании проанализировали влияние условий космического полёта на белковый состав крови у 18 космонавтов. Результаты исследования выявили, что при полётах в космос в организме человека происходят серьёзные изменения на уровне клеток, тканей и органов, помогающие приспособиться к новым условиям. Инициатором исследования является профессор Сколтеха и МФТИ Евгений Николаев.

Влияние полётов в космос на организм человека активно изучается с середины двадцатого века. Хорошо известно, что факторы космического полёта оказывают воздействие на обмен веществ, терморегуляцию, сердечные биоритмы, работу мышц, дыхательную систему и многие другие функции организма человека. Тем не менее молекулярные механизмы, лежащие в основе этого влияния, до сих пор оставались загадкой для учёных и врачей.

Читайте также:  Где можно заказать товар

Белки – главные игроки в процессах адаптации организма к тем или иным условиям, поэтому специалисты решили обратиться именно к ним. Для того чтобы более подробно изучить влияние невесомости на физиологию человека, учёные проанализировали концентрации 125 белков в плазме крови 18 космонавтов из России, которые находились на Международной космической станции продолжительное время. Космонавты сдавали анализы за 30 дней до полёта, сразу после возвращения на Землю и через 7 дней после возвращения.

Концентрации белков, выбранных учёными, измерялись с помощью метода масс-спектрометрии – технологии, позволяющей проводить идентификацию (определять, что за молекула) и количественный анализ той или иной смеси веществ (количество молекул определённого типа в смеси).

В результате исследования были обнаружены белки, чьи концентрации остаются неизменными, белки, чьи концентрации меняются, но быстро возвращаются к своему обычному уровню, а также те белки, содержание которых в крови восстанавливается очень медленно после возвращения космонавта на Землю.

"Для исследования был взят неслучайный набор белков. Исследованные белки – набор биомаркеров, использующихся для выявления неинфекционных заболеваний человека. Результаты показали, что в условиях невесомости иммунная система ведёт себя как при болезни, потому что организм человека не понимает, что ему делать, и включает всевозможные системы защиты. В нашей работе впервые была использована количественная протеомика (наука о белках — прим.ред.) для таких целей, то есть определялось не только наличие белка, но и его количество. Мы планируем использовать более таргетный подход в будущем, чтобы найти больше специфических белков, отвечающих за изменения в организме человека в условиях невесомости; для этого космонавтам придётся сдавать кровь прямо на орбите", – рассказывает профессор Николаев.

Изменения, которым подвергается организм человека во время космического полёта, очень интересны, потому что к ним нас не подготовила эволюция. Совершенно неизвестно, есть ли у человека механизмы, позволяющие быстро приспосабливаться к абсолютно новым условиям существования.

Результаты, полученные в данном исследовании, показывают, что, скорее всего, таких механизмов нет, так как при полёте в космос процессам адаптации к новым условиям подвергаются все ключевые типы клеток, органов и тканей в организме человека, то есть организм не знает, что делать, и потому пытается делать всё и сразу.

Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Nature Scientific Reports.

Добавим, что ранее исследователи установили: космические миссии делают сердца астронавтов сферическими, а невесомость, помимо прочего, отрицательно воздействует на гены. К слову, изучить влияние космоса на ДНК человека помогло также исследование астронавтов-близнецов.

Специалистов также волнует здоровье будущих покорителей Красной планеты. Ранее было доказано, что полёт к Марсу повлияет на возраст иммунной системы, кроме того, будущих колонизаторов, вероятно, ожидают потеря памяти, слабоумие и депрессия.

admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *