Τι παθαίνει το ανθρώπινο σώμα μετά από έναν χρόνο στο διάστημα

Ο Αμερικανός αστροναύτης Φρανκ Ρούμπιο, που τον Οκτώβριο του 2023 επέστρεψε από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ύστερα από 371 ημέρες – το ρεκόρ παραμονής στο διάστημα ανήκει από τη δεκαετία του 1990 στον Ρώσο Βαλερί Πολιακόφ με 437 ημέρες – είναι ο πρώτος που συμμετέχει σε μια μελέτη η οποία εξετάζει πώς η άσκηση με περιορισμένο εξοπλισμό γυμναστικής στο διάστημα μπορεί να επηρεάσει το ανθρώπινο σώμα.

Πρόκειται για πληροφορίες που θα αποδειχθούν ζωτικής σημασίας καθώς η ανθρωπότητα θέτει ως στόχο την αποστολή πληρωμάτων σε αποστολές εξερεύνησης βαθύτερων περιοχών του ηλιακού συστήματος. Ένα ταξίδι μετ’ επιστροφής στον Άρη, για παράδειγμα, αναμένεται να διαρκέσει περίπου 1.100 ημέρες σύμφωνα με τα τρέχοντα σχέδια.

Αλλά πέρα από τα προβλήματα διατήρησης της φυσικής κατάστασης, τι ακριβώς κάνει το διαστημικό ταξίδι στο ανθρώπινο σώμα; Τις απαντήσεις συγκεντρώνει το BBC News.

Μύες και οστά

Χωρίς τη συνεχή έλξη της βαρύτητας στα άκρα μας, η μυϊκή και οστική μάζα αρχίζει γρήγορα να μειώνεται στο διάστημα. Περισσότερο επηρεάζονται οι μύες που βοηθούν στη διατήρηση της στάσης του σώματός μας στην πλάτη, τον αυχένα, τις γάμπες και τους τετρακέφαλους – στη μικροβαρύτητα δεν χρειάζεται πλέον να εργάζονται σχεδόν τόσο σκληρά και αρχίζουν να ατροφούν. Μετά από μόλις δύο εβδομάδες η μυϊκή μάζα μπορεί να μειωθεί έως και κατά 20% και σε μεγαλύτερες αποστολές τριών έως έξι μηνών μπορεί να μειωθεί κατά 30%.

Ομοίως, επειδή οι αστροναύτες δεν υποβάλλουν τον σκελετό τους σε τόσο μεγάλη μηχανική καταπόνηση όσο όταν υπόκεινται στη γήινη βαρύτητα, τα οστά τους αρχίζουν επίσης να χάνουν τα μέταλλα και τη δύναμή τους. Οι αστροναύτες μπορούν να χάσουν 1-2% της οστικής τους μάζας κάθε μήνα που περνούν στο διάστημα και έως και 10% σε διάστημα έξι μηνών (στη Γη, οι ηλικιωμένοι άνδρες και γυναίκες χάνουν οστική μάζα με ρυθμό 0,5%-1% κάθε χρόνο). Αυτό μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο να υποστούν κατάγματα, καθώς και τον χρόνο που απαιτείται για την επούλωση. Μπορεί να χρειαστούν έως και τέσσερα χρόνια για να επανέλθει η οστική τους μάζα στο φυσιολογικό επίπεδο μετά την επιστροφή τους στη Γη.

Για να το καταπολεμήσουν αυτό, οι αστροναύτες κάνουν γυμναστική 2,5 ώρες την ημέρα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, που περιλαμβάνει βαθιά καθίσματα, άρσεις θανάτου, κωπηλατικές ασκήσεις και πιέσεις πάγκου χρησιμοποιώντας ένα μηχάνημα με αντίσταση που είναι εγκατεστημένο στο «γυμναστήριο» του ΔΔΣ, παράλληλα με χρήση διαδρόμων και ποδηλάτων γυμναστικής. Λαμβάνουν επίσης συμπληρώματα διατροφής για να διατηρήσουν τα οστά τους όσο το δυνατόν πιο υγιή.

Απώλεια βάρους

Παρόλο που το βάρος δεν σημαίνει πολλά όταν κάποιος βρίσκεται στο διάστημα – οτιδήποτε δεν είναι προσδεδεμένο μπορεί να αιωρείται ελεύθερα στο χώρο του ΔΔΣ, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων σωμάτων – η διατήρηση ενός υγιούς βάρους είναι μια πρόκληση. Ο Σκοτ Κέλι, αστροναύτης της NASA που έλαβε μέρος στην πιο εκτεταμένη μελέτη των επιπτώσεων των μακροχρόνιων διαστημικών πτήσεων, έμεινε στον ΔΔΣ για 340 ημέρες και έχασε το 7% της μάζας σώματός του, σε σχέση με τον δίδυμος αδελφό του που έμεινε στη Γη.

Όραση

Στη Γη, η βαρύτητα βοηθάει στο να πιέζεται το αίμα στο σώμα μας προς τα κάτω, ενώ η καρδιά το αντλεί ξανά προς τα πάνω. Στο διάστημα, ωστόσο, η διαδικασία αυτή διαταράσσεται (αν και το σώμα προσαρμόζεται κάπως) και το αίμα μπορεί να συσσωρευτεί στο κεφάλι περισσότερο από ό,τι θα συνέβαινε κανονικά. Κάποια ποσότητα μπορεί να συγκεντρωθεί στο πίσω μέρος του ματιού και γύρω από το οπτικό νεύρο, οδηγώντας σε οίδημα. Αυτό μπορεί να έχει συνέπειες στην όραση, όπως μειωμένη ευκρίνεια και δομικές αλλαγές στο ίδιο το μάτι. Αυτές οι αλλαγές μπορεί να αρχίσουν να εμφανίζονται μετά από μόλις δύο εβδομάδες στο διάστημα, αλλά όσο περνάει ο χρόνος, ο κίνδυνος αυξάνεται. Ορισμένες από τις αλλαγές στην όραση αντιστρέφονται μέσα σε περίπου ένα χρόνο από την επιστροφή των αστροναυτών στη Γη, ενώ άλλες μπορεί να είναι μόνιμες.

Η έκθεση στις γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες και στα ενεργητικά ηλιακά σωματίδια μπορεί επίσης να οδηγήσει σε οφθαλμικά προβλήματα. Χωρίς την προστασία που παρέχει η ατμόσφαιρα της Γης, και παρά τη θωράκιση ενάντια στην ακτινοβολία που έχουν τα διαστημικά σκάφη, οι αστροναύτες στον ΔΔΣ έχουν αναφέρει ότι βλέπουν λάμψεις φωτός καθώς οι κοσμικές ακτίνες και τα ηλιακά σωματίδια χτυπούν τον αμφιβληστροειδή και τα οπτικά τους νεύρα.

Εγκέφαλος

Μελέτη για έναν Ρώσο κοσμοναύτη που πέρασε 169 ημέρες στον ΔΔΣ το 2014 αποκάλυψε κάποιες αλλαγές που φαίνεται να συμβαίνουν στον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της παραμονής σε τροχιά. Διαπιστώθηκε ότι υπήρξαν αλλαγές στα επίπεδα νευρικής συνδεσιμότητας σε τμήματα του εγκεφάλου που σχετίζονται με την κινητική λειτουργία και επίσης στο αιθουσαίο σύστημα, το οποίο παίζει σημαντικό ρόλο στον προσανατολισμό, την ισορροπία και την αντίληψη της κίνησής μας. Αυτό ίσως δεν προκαλεί έκπληξη δεδομένης ανάγκης προσαρμογής των αστροναυτών στην κίνηση χωρίς βαρύτητα.

Αλλά μια πιο πρόσφατη μελέτη έχει εγείρει ανησυχίες για άλλες αλλαγές στη δομή του εγκεφάλου που μπορεί να προκύψουν κατά τη διάρκεια μακροχρόνιων διαστημικών αποστολών. Οι κοιλότητες στον εγκέφαλο που είναι γνωστές ως δεξιά πλάγια και τρίτη κοιλία (υπεύθυνες για την αποθήκευση του εγκεφαλονωτιαίου υγρού, την παροχή θρεπτικών συστατικών στον εγκέφαλο και την απόρριψη των αποβλήτων) μπορεί να διογκωθούν και να χρειαστούν έως και τρία χρόνια για να συρρικνωθούν και πάλι στο κανονικό μέγεθος.

Φιλικά βακτήρια

Είναι προφανές από τις έρευνες των τελευταίων ετών ότι ένα σημαντικό κλειδί για την καλή υγεία είναι η σύνθεση και η ποικιλομορφία των μικροοργανισμών που ζουν μέσα και πάνω στο σώμα μας. Αυτός ο μικροβιόκοσμος μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο χωνεύουμε τις τροφές, τα επίπεδα φλεγμονής στο σώμα μας, ακόμη και να μεταβάλει τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ο εγκέφαλός μας.

Οι ερευνητές που εξέτασαν τον Σκοτ Κέλι μετά το ταξίδι του στον ΔΔΣ διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια και οι μύκητες που ζούσαν στο έντερό του είχαν αλλάξει βαθιά σε σχέση με πριν πετάξει στο διάστημα. Αυτό ίσως να μην είναι εντελώς περίεργο, δεδομένης της πολύ διαφορετικής τροφής που έτρωγε και της αλλαγής των ανθρώπων με τους οποίους περνούσε τις μέρες του (λαμβάνουμε μια τρομακτική ποσότητα μικροοργανισμών του εντέρου και του στόματος από τους ανθρώπους με τους οποίους ζούμε μαζί). Αλλά η έκθεση σε ακτινοβολία και η χρήση ανακυκλωμένου νερού, μαζί με τις αλλαγές στη σωματική του δραστηριότητα θα μπορούσαν επίσης να έχουν παίξει ρόλο.

Δέρμα

Για περίπου έξι μέρες μετά από την επιστροφή του Κέλι από τον ΔΔΣ, το δέρμα του είχε αυξημένη ευαισθησία και εξάνθημα. Οι ερευνητές υπέθεσαν σε αυτό μπορεί να συνέβαλε η έλλειψη δερματικής διέγερσης κατά τη διάρκεια της αποστολής.

Γονίδια

Ένα από τα πιο σημαντικά ευρήματα από το παρατεταμένο ταξίδι του Σκοτ Κέλι στο διάστημα ήταν οι επιπτώσεις στο DNA του. Στο τέλος κάθε χρωμοσώματος υπάρχουν δομές γνωστές ως τελομερή, οι οποίες πιστεύεται ότι βοηθούν στην προστασία των γονιδίων μας από βλάβες. Καθώς γερνάμε, αυτά μικραίνουν, αλλά η έρευνα στον Κέλι και σε άλλους αστροναύτες αποκάλυψε ότι το διαστημικό ταξίδι φαίνεται να μεταβάλλει το μήκος αυτών των τελομερών.

Διαπιστώθηκε ότι τα τελομερή ήταν σημαντικά μακρύτερα κατά τη διάρκεια των διαστημικών πτήσεων, ενώ το μήκος τους μειώθηκε γρήγορα κατά την επιστροφή στη Γη. Οι αστροναύτες είχαν γενικά πολύ περισσότερα μειωμένα τελομερή μετά τη διαστημική πτήση, κάτι που έχει ιδιαίτερη σημασία για τη μακροπρόθεσμη πορεία της υγείας και της γήρανσης.

Μια πιθανή αιτία γι’ αυτό θα μπορούσε να είναι η έκθεση στο σύνθετο μείγμα ακτινοβολίας κατά την παραμονή στο διάστημα. Οι αστροναύτες που υφίστανται μακροχρόνια έκθεση ενώ βρίσκονται σε τροχιά εμφανίζουν σημάδια βλάβης του DNA.

Υπήρξαν επίσης κάποιες αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση – τον μηχανισμό που διαβάζει το DNA για την παραγωγή πρωτεϊνών στα κύτταρα – που παρατηρήθηκαν στον Κέλι και οι οποίες μπορεί να σχετίζονται με το ταξίδι του στο διάστημα. Κάποιες από αυτές αφορούσαν την αντίδραση του οργανισμού στη βλάβη του DNA, τον σχηματισμό των οστών και την αντίδραση του ανοσοποιητικού συστήματος στο στρες. Οι περισσότερες από αυτές τις αλλαγές, ωστόσο, είχαν επανέλθει στο φυσιολογικό εντός έξι μηνών από την επιστροφή του στη Γη.

Τον Ιούνιο του 2024, μια νέα μελέτη ανέδειξε διαφορές μεταξύ της γονιδιακής δραστηριότητας ανδρών και γυναικών αστροναυτών. Οι άνδρες έτειναν να είναι πιο ευαίσθητοι στη διαστημική πτήση, με περισσότερες διαταραχές στη γονιδιακή τους δραστηριότητα και χρειάστηκαν περισσότερο χρόνο για να επανέλθουν σε φυσιολογική κατάσταση μετά την επιστροφή τους στη Γη. Συγκεκριμένα, η γονιδιακή δραστηριότητα των πρωτεϊνών ιντερλευκίνη-6 (που βοηθά στον έλεγχο των επιπέδων φλεγμονής στο σώμα), ιντερλευκίνη-8 (που παράγεται για να οδηγήσει τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος σε σημεία μόλυνσης) και του ινωδογόνου (πρωτεΐνη που εμπλέκεται στην πήξη του αίματος), επηρεάστηκε περισσότερο στους άνδρες αστροναύτες.