Аннотация:
Полет на Марс, возможно, не бросит вызов человеческому сердцу так сильно, как когда-то опасались ученые. Исследование показывает, что космонавты хорошо адаптируются к месяцам невесомости. Исследование, опубликованное сегодня в журнале Circulation, предоставляет обнадеживающие доказательства того, что люди могут выдержать космическое путешествие на Марс и нормально функционировать в условиях его более слабой гравитации.
В ходе исследования ученые следили за состоянием сердца 13 астронавтов, которые провели около шести месяцев на борту Международной космической станции. Результаты показали, что, хотя космический полет изначально влияет на функцию сердца, космонавты постепенно адаптируются к окружающей среде и что ежедневные упражнения высокой интенсивности играют важную роль в поддержании здоровья сердечно-сосудистой системы.
Поскольку и невесомость, и возвращение в гравитационную среду создадут проблемы для человеческого тела, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) обеспокоено тем, смогут ли сердце и система кровообращения астронавтов адаптироваться к микрогравитационной среде космоса на Марсе, где гравитация составляет лишь около 38% от земной.
На Земле сердце должно продолжать перекачивать кровь, преодолевая силу тяжести, а мышцы должны поддерживать вес тела; в космосе эти нагрузки сильно уменьшаются, и со временем мышцы и даже сердце атрофируются. Но после возвращения в гравитационную среду кровь будет притягиваться к нижней части тела. После приземления космонавты часто испытывают симптомы головокружения, потемнения в глазах и даже внезапного падения артериального давления. Это называется ортостатической гипотензией. Тем не менее, астронавты, участвовавшие в исследовании, в целом хорошо адаптировались к новой гравитационной среде, возможно, благодаря интенсивной программе упражнений, которую они продолжали на протяжении всей миссии.
В рамках программы НАСА «Контрмеры упражнений» астронавты тренируются до двух часов в день. Тренировка включает в себя 30–45 минут тренировок на выносливость для укрепления сердечно-сосудистой системы и 60–75 минут тренировок с отягощениями для поддержания мышечной массы и силы. Джеймс Томас, автор исследования из Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета, объяснил: "В невесомости вы можете скользить и здороваться со своими товарищами, просто постукивая ногой. Из-за сокращения количества упражнений масса мышц и сердца уменьшится. Для борьбы с этим решающее значение имеют упражнения в космосе".
Чтобы понять, что происходит с сердцем во время длительного космического полета, исследователи собирали эхокардиограммы до, во время и после полета каждого астронавта. Ультразвуковое сканирование использует звуковые волны для создания динамических изображений сердца, что позволяет медицинскому персоналу исследовать структуру сердца и измерять эффективность его работы. Каждые несколько недель астронавты Международной космической станции сканируют сердца друг друга и передают записи обратно на Землю. Исследователи следили за изменениями в функции сердца на протяжении всего исследования. Томас провел исследование в сотрудничестве с Бенджамином Левином из Юго-западного медицинского центра Техасского университета и Майклом Бунго из Медицинской школы Макговерна Центра медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне.
Результаты сканирования показали, что сердце космонавта изначально с трудом адаптировалось к космической среде. В течение первых двух недель пребывания в космосе исследователи наблюдали снижение объема наполнения сердца, ударного объема и ряда других показателей сердечно-сосудистой функции. Объем наполнения сердца относится к количеству крови, поступающей в сердце между ударами сердца, а ударный объем описывает количество крови, перекачиваемое сердцем при каждом сокращении. Оба показателя снизились в начале миссии, что указывает на то, что сердца астронавтов временно перекачивали меньше крови с каждым ударом.
Но поскольку космонавты остаются в космосе в течение более длительных периодов времени, их сердечно-сосудистая система постепенно адаптируется. Объем наполнения сердца и ударный объем постепенно улучшались, в конечном итоге приближаясь к предстартовому уровню. Эти результаты показывают, что сердце может быть более приспособлено к длительной невесомости, чем предполагали предыдущие измерения, особенно если астронавты поддерживают регулярную физическую активность.
Исследователи также хотели ответить на вопрос, имеющий решающее значение для будущих миссий на Марс: что происходит, когда астронавт, проведший месяцы в невесомости, внезапно возвращается в гравитацию? Хотя гравитация на поверхности Марса намного слабее, чем на Земле, работа сердец астронавтов все равно изменится после нескольких месяцев плавания в космосе. Чтобы воссоздать такие эффекты, исследователи провели смоделированные марсианские гравитационные испытания после того, как астронавты вернулись на Землю.
Во время испытания каждый астронавт наклонялся вверх на 22 градуса из положения лежа, чтобы обеспечить приток крови к нижней части тела и имитировать воздействие гравитации Марса на систему кровообращения. Результаты испытаний были обнадеживающими: после шести месяцев пребывания в космосе сердца астронавтов работали в моделируемой марсианской гравитации так же хорошо, как и тогда, когда они находились в вертикальном положении на Земле перед миссией. Это говорит о том, что астронавты, которые поддерживают сердечно-сосудистую систему во время космического полета, смогут адаптироваться к более слабой гравитации Марса, не испытывая серьезных сердечно-сосудистых проблем.
Хотя исследование имеет небольшой размер выборки и использует моделирование, а не реальные сценарии посадки на Марс, оно все же предоставляет ценные данные для планирования будущих миссий. «Основываясь на наших выводах, теперь разумно полагать, что люди могут летать на Марс, успешно приземляться на Марс и выполнять работу на поверхности Марса». - сказал Томас. (Хоу Хуэйцзин)
Информация о документе:
https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.125.078665
Комментарии