Научные эксперименты. За ответами в космос - Александр Яровитчук

У некоторых космонавтов изменилось восприятие вкуса: через некоторое время полета еда стала пресной. Первыми об этой особенности подробно рассказали астронавты программы «Скайлэб». Эффект изучался и в долгих экспедициях станции «Салют‐6». Так, в эксперименте «Вкус» Петр Климук и Мирослав Гермашевский использовали «Электрогустометр‐1», чьи контакты накладываются на язык и создают слабые электрические импульсы, возбуждающие вкусовые рецепторы. Затем космонавты регистрируют порог электрического воздействия, при котором появляются ощущения металлического или кислого вкуса. Так как существует зависимость вкуса от ощущения голода, исследование проводится до и после еды через 15- и 30‐минутные промежутки. Интересно, что изменение вкуса было замечено как симптом при снижении двигательной активности и на Земле, например при развитии болезни Паркинсона или шизофрении. Позже был проведен эксперимент с пятью различными химическими веществами разного вкуса. При их употреблении космонавты оценивали ощущения и горького, и сладкого, и соленого, и кислого вкуса. По разнице ученые могли понять особенности работы вкусового анализатора человека. Лучше всего сохраняется вкус острого, и космонавтам стали присылать больше специй.

Не только вкус, но и другие центры нервной деятельности исследовались в невесомости. У космонавтов проверялись острота зрения, слуховое восприятие, речь. Например, первому немецкому астронавту Зигмунду Йену требовалось раз за разом произносить по-немецки сложные слова с пятью разными гласными, например 2–26 («цвай зекс унд цванцих»). Как оказалось, это упражнение имело психологический эффект: космонавтов постоянно отрывали от работы и заставляли произносить эти слова, что им помогало психологически переключиться, а других членов экипажа – веселило.

В другом эксперименте космонавтам подавали в наушник непрерывно нарастающий звук и фиксировали его появление. Измерения проводились в разных звуковых диапазонах. Космонавты, включая и выключая электронный секундомер, засекали заданные временные интервалы и так проверяли изменение чувства времени. Все типы восприятия, рефлексы, типы деятельности в невесомости становятся хуже. Даже болевой порог повышается. Его измеряют с помощью алгезиметра – прибора, измеряющего давление специальной иголочки на тело. Когда появляется неприятное ощущение, врачи фиксируют показание и сравнивают с таким же наземным измерением до полета. В некоторых экспериментах на орбите болевой порог повышался на 20 %. Для человека, который должен трезво оценивать свое состояние, это плохо, а вот для страдающих от сильной боли – может быть спасением. Поэтому исследованиям этой особенности космического полета ученые уделяют много времени.

Но вернемся к изменениям состава крови. В условиях микрогравитации повышалась концентрация калия в крови, вероятно, обусловленная гипотрофией мускулатуры и вымыванием из мышц и нервов. Такая же история – с кальцием и ослабеванием костей. Концентрация кортизола и альдостерона не меняется сильно, что говорит о нормальной работе надпочечников. Половые гормоны и гормоны поджелудочной железы тоже в норме. А вот инсулина и с-пептида меньше, чем нужно, что говорит об изменении метаболизма.

Тревожным является факт снижения красных кровяных телец – эритроцитов, которые являются главными переносчиками кислорода от легких к органам. Началось все с ростом времени рекордных полетов. За 120 дней эритроциты полностью обновляются, и Владимир Ковалёнок и Александр Иванченков полетели узнать, чем космическая кровь будет отличаться от земной. Уже было замечено, что красных кровяных телец у людей, вернувшихся с орбиты, меньше. Существует вполне обычный процесс – гемолиз: эритроциты со временем насыщаются, из двояковыпуклых становятся сферическими и разрываются, выпуская гемоглобин в кровь, а на их место приходят новые клетки, которые вырабатывает костный мозг. Первое время ученые полагали, что причиной уменьшения количества эритроцитов была потеря жидкости в первые дни полета и перестройка водно-солевого баланса. Однако в таком случае со временем количество эритроцитов перестало бы снижаться и вышло на стабильный уровень. Но нет, даже после полного обновления всех красных кровяных телец их число продолжает падать. Проблема гораздо глубже, но изучать костный мозг, где вырабатываются эритроциты, в условиях орбитальных станций очень сложно.

Состав крови говорит о том, что во время шестимесячных космических миссий у астронавтов, исследованных по программе MARROW, уничтожалось три миллиона эритроцитов в секунду. На Земле наши тела в норме создают и уничтожают два миллиона эритроцитов каждую секунду. Правда, если бы и на орбите их производилось то же количество, то у космонавтов была бы сильнейшая нехватка, а это явно не так, и значит, есть механизм, активирующий генерацию. Ради людей с патологиями или заболеваниями сердца, которые страдают от анемии, как и космонавты на орбите, важно понять механизм процессов создания и уничтожения красных кровяных телец.

Немаловажным исследованием на орбите является определение способности выживания других клеток. В первые полеты на ракетах-носителях, а потом и на орбитальных кораблях отправлялись образцы простейших организмов, крови и бактерий.

Как оказалось, основные этапы жизни клетки – эмбриогенез, рост и развитие – происходят в невесомости примерно так же, как и на Земле. Однако внутриклеточные процессы несколько видоизменяются, как и структура.

Так, в эксперименте «Атуэй» на станции «Салют‐6» изучалось деление дрожжей – они быстро размножаются и легко поддаются исследованию. Эти данные планировалось использовать для поиска новых технологий создания спирта. Параллельно в эксперименте «Мультипликатор» также развивались дрожжи, но методика отличалась. Популяции в космосе растут гораздо быстрее, чем на Земле.

Факт быстрого роста привел к мысли о возможной ускоренной регенерации – мечте всех врачей. Если организм будет быстро восстанавливаться после повреждений, он сможет вылечиваться от тысяч заболеваний, а потенциально можно будет значительно продлить жизнь. С целью выявить механизмы клеточного деления, а также определить, действительно ли органы могут восстанавливаться с большой скоростью, на орбиту возили ящериц и улиток, известных своей способностью к регенерации (например ящерица может отбросить хвост и потом отрастить его заново). На станцию «Мир» по программе «Фертиль» отправлялись испанские тритоны, одна особь даже побывала там трижды. Улитки известны тем, что у них могут восстанавливаться даже глаза – это очень сложный орган, и знания о его регенерации очень помогли в исследованиях. Хотя глаз улитки гораздо проще человеческого, так что прорыва в офтальмологии в ближайшем будущем ждать не стоит. Но о новых средствах лечения зрения можно будет скоро услышать. Для поиска средств восстановления кожи после ожогов и борьбы с раком кожи работают с личинками ос, мухами и морскими креветками. На них проверяются средства, ускоряющие рост эпителиальных клеток.

Более сложные стволовые клетки людей достаточно быстро теряют свою жизнеспособность, а именно они отвечают за восстановление организма. Хрупкие структуры разрушаются от различных факторов, общий эффект похож на то, что испытывают люди, получившие большую дозу радиации. К слову, ионизирующее излучение на орбите присутствует в большом объеме. Ученые пытаются найти способы устранения негативных факторов и научиться культивировать стволовые клетки в невесомости. Сейчас