Boravak u svemiru ostavlja strašne posljedice: 'U dva tjedna dolazi do neugodnih promjena'

Uz nekoliko rukovanja, kratko fotografiranje i mahanje, NASA-in astronaut Frank Rubio oprostio se od zbirke modula i solarnih panela veličine američkog nogometnog igrališta koja je bila njegov dom 371 dan. Njegov odlazak s Međunarodne svemirske postaje (ISS) i povratak na Zemlju u listopadu 2023. označili su kraj najdužeg pojedinačnog svemirskog leta jednog Amerikanca do sada.

Njegovo vrijeme u orbiti – koje je nadmašilo prethodni američki rekord od 355 uzastopnih dana – produljeno je u ožujku 2023. nakon što je iz svemirske letjelice koju su on i njegovi članovi posade morali letjeti kući došlo do curenja rashladne tekućine. Dodatni mjeseci u svemiru omogućili su Rubiu da napravi ukupno 5963 orbite oko Zemlje, putujući 157,4 milijuna milja (253,3 milijuna km).

Unatoč tome, još uvijek mu je nedostajalo oko dva mjeseca do rekorda za najdulji ljudski let u svemir - ruski kozmonaut Valeri Polyakov proveo je 437 dana na svemirskoj postaji Mir sredinom 1990-ih. Rubiovo vlastito produženo putovanje svemirom pruža dragocjene uvide u to kako se ljudi mogu nositi s dugotrajnim svemirskim letom i kako se najbolje suprotstaviti problemima koje on može predstavljati. On je prvi astronaut koji je sudjelovao u studiji koja ispituje kako vježbanje s ograničenom opremom u teretani može utjecati na ljudsko tijelo. Zato je sada poznato što svemirski let zaista čini ljudskom tijelu.

FOTO: Unsplash

Mišići i kosti

Bez stalnog povlačenja gravitacije naših udova, mišićna i koštana masa brzo se počinje smanjivati ​​u prostoru. Najviše su pogođeni oni mišići koji nam pomažu u održavanju držanja u leđima, vratu, listovima i kvadricepsima – u mikrogravitaciji oni više ne moraju raditi ni približno tako naporno i počinju atrofirati. Nakon samo dva tjedna mišićna masa može pasti za čak 20 posto, a na dužim misijama od tri do šest mjeseci može pasti za 30 posto. Slično tome, budući da astronauti ne izlažu svoje kosture tolikim mehaničkim naporima kao kada su podvrgnuti Zemljinoj gravitaciji, njihove kosti također počinju demineralizirati i gubiti snagu.

Astronauti mogu izgubiti jedan do dva posto svoje koštane mase svaki mjesec koji provedu u svemiru i do 10 posto u razdoblju od šest mjeseci (na Zemlji, stariji muškarci i žene gube koštanu masu po stopi od 0,5 do jedan posti svake godine ). To može povećati rizik od prijeloma i produžiti vrijeme potrebno za zacjeljivanje. Može proći i do četiri godine da se njihova koštana masa vrati u normalu nakon povratka na Zemlju. Kako bi se borili protiv toga, astronauti provode 2,5 sata dnevno vježbe i intenzivne treninge dok su u orbiti na ISS-u. To uključuje seriju čučnjeva, mrtvog dizanja, veslanja i potiska s klupe pomoću sprave za vježbanje s otporom instalirane u ISS-ovoj "teretani", uz redovite napade privezane za traku za trčanje i na sobnom biciklu. Uzimaju i dodatke prehrani kako bi im kosti bile što zdravije. Nedavna studija, međutim, istaknula je da čak ni ovaj režim vježbanja nije dovoljan da spriječi gubitak funkcije i veličine mišića.

Preporučeno je testiranje mogu li veća opterećenja u vježbama otpora i intervalni treninzi visokog intenziteta pomoći u suzbijanju ovog gubitka mišića. Nedostatak gravitacije koja povlači njihova tijela također može značiti da astronauti otkriju da malo narastu tijekom boravka na ISS-u jer im se kralježnica malo izdužuje. To može dovesti do problema kao što su bolovi u leđima dok ste u svemiru i skliznuti diskovi kada se vratite na Zemlju. Tijekom brifinga na ISS-u uoči svog povratka na Zemlju, Rubio je sam rekao da mu kralježnica raste i rekao je da bi mu to moglo pomoći da izbjegne uobičajenu ozljedu vrata koju astronauti mogu pretrpjeti kada njihova letjelica udari o tlo ako se pokušaju izvući dizalicom sjedala da vidite što se događa. "Mislim da mi se kralježnica izdužila taman toliko da sam se nekako uglavio u podstavu sjedala, tako da se uopće ne bih trebao puno pomicati", rekao je.

FOTO: Unsplash

Gubitak težine

Iako težina znači vrlo malo dok ste u orbiti – mikrogravitacijsko okruženje znači da sve što nije privezano može slobodno lebdjeti oko staništa ISS-a, uključujući ljudska tijela – održavanje zdrave težine izazov je dok ste u orbiti.

Iako NASA pokušava osigurati svojim astronautima raznoliku ponudu hranjivih namirnica, uključujući nedavno nekoliko listova salate uzgojenih na svemirskoj postaji, to još uvijek može utjecati na tijelo astronauta.

Scott Kelly, NASA-in astronaut koji je sudjelovao u najopsežnijoj studiji o učincima dugotrajnog svemirskog leta nakon što je na ISS-u boravio 340 dana dok je njegov brat blizanac ostao na Zemlji, izgubio je sedam posto svoje tjelesne mase dok je bio u orbiti.

FOTO: Unsplash

Vid

Na Zemlji, gravitacija pomaže da se krv u našim tijelima tjera prema dolje dok je srce ponovno pumpa. U svemiru, međutim, ovaj proces postaje zbrkan (iako se tijelo donekle prilagođava), a krv se može nakupiti u glavi više nego što bi inače bilo. Dio te tekućine može se nakupiti u stražnjem dijelu oka i oko vidnog živca, što dovodi do edema.

To može dovesti do promjena u vidu kao što su smanjena oštrina i strukturne promjene u samom oku. Ove se promjene mogu početi događati nakon samo dva tjedna u svemiru, ali kako to vrijeme prolazi, rizik se povećava. Neke se promjene vida ponište unutar otprilike godinu dana nakon povratka astronauta na Zemlju, ali druge mogu biti trajne.

Izloženost galaktičkim kozmičkim zrakama i energetskim solarnim česticama također može dovesti do drugih problema s očima. Zemljina atmosfera nam pomaže u zaštiti od njih, ali jednom u orbiti na ISS-u, ova zaštita nestaje. Dok svemirske letjelice mogu imati zaštitu kako bi spriječile prekomjerno zračenje, astronauti na ISS-u su izvijestili da su vidjeli bljeskove svjetlosti u svojim očima dok kozmičke zrake i solarne čestice pogađaju njihovu mrežnicu i optičke živce.

FOTO: Unsplash

Mozak

Međutim, nakon dugog boravka na ISS-u, utvrđeno je da se Kellyjeva kognitivna izvedba malo promijenila i ostala je relativno ista kao kod njegova brata na zemlji. Međutim, istraživači su primijetili da su se brzina i točnost Kellyjevih kognitivnih performansi smanjile oko šest mjeseci nakon što je sletio, vjerojatno jer se njegov mozak ponovno prilagodio Zemljinoj gravitaciji i njegovom vrlo drugačijem načinu života kod kuće.

Studija o ruskom kozmonautu koji je proveo 169 dana na ISS-u 2014. također je otkrila da se neke promjene u samom mozgu pojavljuju dok je u orbiti. Utvrđeno je da postoje promjene u razinama neuralne povezanosti u dijelovima mozga koji se odnose na motoričke funkcije – drugim riječima, kretanje – te također u vestibularnom korteksu, koji igra važnu ulogu u orijentaciji, ravnoteži i percepciji našeg vlastitog kretanja.

Ovo možda nije iznenađujuće s obzirom na osebujnu prirodu bestežinskog stanja dok ste u svemiru; astronauti često moraju naučiti kako se učinkovito kretati bez gravitacije kako bi se usidrili za bilo što i prilagodili svijetu u kojem nema gore ni dolje. Novija studija izazvala je zabrinutost oko drugih promjena u strukturi mozga koje se mogu dogoditi tijekom dugotrajnih svemirskih misija. Šupljine u mozgu poznate kao desna lateralna i treća klijetka (odgovorne za skladištenje cerebrospinalne tekućine, opskrbu mozga hranjivim tvarima i odlaganje otpada) mogu nabubriti i trebaju im i do tri godine da se vrate na normalnu veličinu.

FOTO: Unsplash

Prijateljske bakterije

Iz istraživanja posljednjih godina očito je da je sastav i raznolikost mikroorganizama koji žive u i na našim tijelima važan ključ dobrog zdravlja. Ova mikrobiota može utjecati na to kako probavljamo hranu, utjecati na razine upale u našim tijelima i čak promijeniti način na koji naš mozak radi. Istraživači koji su ispitivali Kellyja nakon njegovog putovanja na ISS otkrili su da su se bakterije i gljivice koje žive u njegovim crijevima duboko promijenile u usporedbi s onima prije nego što je poletio u svemir.

Ovo možda i nije posve iznenađujuće, s obzirom na vrlo drugačiju hranu koju je jeo i promjenu u ljudima s kojima je provodio dane (dobivamo užasavajuću količinu crijevnih i oralnih mikroorganizama od ljudi s kojima živimo zajedno). Ali izloženost zračenju i korištenje reciklirane vode, zajedno s promjenama u njegovoj tjelesnoj aktivnosti također su mogli igrati ulogu. 

FOTO: Unsplash

Koža i geni

Istraživanje je otkrilo da je Kellyjeva koža imala povećanu osjetljivost i osip oko šest dana nakon što se vratio iz svemirske postaje. Istraživači su nagađali da je nedostatak stimulacije kože tijekom misije mogao pridonijeti njegovim tegobama na koži. Jedno od najznačajnijih otkrića Kellyjeva produženog putovanja u svemir bili su učinci koje je ono imalo na njegovu DNK. Na kraju svakog lanca DNK nalaze se strukture poznate kao telomeri, za koje se smatra da pomažu u zaštiti naših gena od oštećenja. Kako starimo, one postaju sve kraće, ali istraživanje Kelly i drugih astronauta otkrilo je da se čini da putovanje u svemir mijenja duljinu tih telomera.

"Međutim, najupečatljivije je bilo otkriće značajno dužih telomera tijekom svemirskih letova", kaže Susan Bailey, profesorica ekološkog i radiološkog zdravlja na Sveučilištu Colorado State koja je bila dio tima koji je proučavao Kellyja i njegovog brata. Provela je odvojena istraživanja s još 10 nepovezanih astronauta koji su sudjelovali u kraćim misijama od oko šest mjeseci. "Također je neočekivano bilo da se dužina telomera brzo skratila po povratku na Zemlju za sve članove posade. Od posebne važnosti za dugoročno zdravlje i putanje starenja, astronauti su općenito imali mnogo više kratkih telomera nakon svemirskog leta nego prije."

Zašto se to točno događa još uvijek se ne otkriva, kaže ona. "Imamo neke naznake, ali dodatni dugotrajni članovi posade - poput Rubia, koji je proveo jednu godinu u svemiru - bit će ključni za stvarno karakteriziranje i razumijevanje ovog odgovora i njegovih potencijalnih zdravstvenih ishoda". Jedan mogući uzrok mogla bi biti izloženost složenoj mješavini zračenja dok ste u svemiru. Astronauti koji dožive dugotrajnu izloženost dok su u orbiti pokazuju znakove oštećenja DNK, kaže ona.

FOTO: Unsplash

Muškarci vs. žene

U lipnju 2024. nova je studija istaknula neke potencijalne razlike između načina na koji imunološki sustav muških i ženskih astronauta reagira na svemirski let. Koristeći podatke o ekspresiji gena iz uzoraka dobivenih od posade misije SpaceX Inspiration 4, koja je provela nešto manje od tri dana u orbiti u jesen 2021., identificirala je promjene u 18 proteina povezanih s imunološkim sustavom, starenjem i rastom mišića.

Uspoređujući njihovu aktivnost gena s onom 64 druga astronauta u prethodnim misijama, studija je otkrila ekspresiju triju proteina koji igraju ulogu u upalama u usporedbi s prije leta. Muškarci su obično bili osjetljiviji na svemirske letove, s više poremećaja u aktivnosti njihovih gena i trebalo im je više vremena da se vrate u normalno stanje nakon povratka na Zemlju.

NASA u ponoć objavila veliku vijest: Slušali su puls Marsa i došli do velikog otkrića

Konkretno, istraživači su otkrili da je genska aktivnost dvaju proteina poznatih kao interleukin-6, koji pomaže kontrolirati razine upale u tijelu, i interleukin-8, koji se proizvodi da dovede imunološke stanice do mjesta infekcije, bila snažnije utjecana u muškaraca u usporedbi sa ženama. Drugi protein, nazvan firbrinogen, koji je uključen u zgrušavanje krvi, također je više pogođen kod muškaraca astronauta. No, istraživači kažu da još moraju razotkriti zašto se čini da su žene manje osjetljive na ove posebne učinke letova u svemir, no to bi moglo biti povezano s njihovim odgovorom na stres.