Космические путешествия ослабляют иммунную систему, изменяя экспрессию генов
Новое исследование показало, что суровые условия космических путешествий изменяют экспрессию генов космонавтов, что приводит к нарушению иммунной системы, что может сделать их уязвимыми для инфекции, особенно когда они впервые возвращаются на Землю.
Космос — экстремальная среда, которая может подвергать людей всевозможным опасностям, в том числе опасным для здоровья. Имеются данные о том, что краткосрочные и долгосрочные космические полеты отрицательно сказываются на многих физиологических функциях, в основном из-за перехода в условия микрогравитации и из нее, что вызывает перемещение жидкостей в организме.
Предыдущие исследования изучали влияние космического полета на иммунную систему организма. Даже во время миссий «Аполлон» в 1960-х и 1970-х годах было замечено, что чуть более половины астронавтов заболели простудой или другими инфекциями в течение недели после возвращения на Землю.
Имея данные, свидетельствующие о том, что космические путешествия ослабляют иммунную систему, исследователи из Университета Оттавы попытались понять, что вызывает это.
Исследователи изучили экспрессию генов в белых кровяных тельцах (лейкоцитах) у 14 космонавтов, которые проживали на Международной космической станции (МКС) от четырех с половиной до шести с половиной месяцев в период с 2015 по 2019 год. Образцы крови были взяты у каждого космонавта в 10 контрольных точках: один раз перед полетом, четыре раза во время полета и пять раз, когда они вернулись на Землю.
Ученые обнаружили 15 410 генов, дифференциально экспрессируемых в лейкоцитах, и из них идентифицировали два кластера, экспрессия которых менялась на временной шкале. Оба кластера генов в основном состояли из генов, кодирующих белок, но между ними были различия. Функция первого кластера генов была связана преимущественно с иммунитетом, а второго — с клеточными структурами и функциями.
Исследователи заметили, что первый кластер генов снизился, когда людт достигли космоса, и снова активизировался, когда они оказались на Земле; для второго кластера наблюдалось обратное.
«Здесь мы показываем, что экспрессия многих генов, связанных с иммунными функциями, быстро снижается, когда люди достигают космоса, в то время как обратное происходит, когда они возвращаются на Землю после шести месяцев на борту МКС», — сказала Одетт Ланевиль, один из авторов исследования.
Эти результаты, говорят исследователи, указывают на то, что космические путешествия вызывают быстрое снижение силы иммунной системы.
«Более слабый иммунитет увеличивает риск инфекционных заболеваний, ограничивая способность астронавтов выполнять свои сложные миссии в космосе», — сказал Гай Трудель, соавтор работы. «Если инфекция или состояние, связанное с иммунитетом, перерастут в тяжелое состояние, требующее медицинской помощи, астронавты, находящиеся в космосе, будут иметь ограниченный доступ к уходу, лекарствам или эвакуации».
Однако, были и хорошие новости. Исследователи обнаружили, что большинство генов в обоих кластерах вернулись к уровню экспрессии до полета в течение года после возвращения на Землю. Обычно это происходило в течение нескольких недель. Тем не менее, говорят ученые, это означает, что вернувшиеся подвергаются более высокому риску заражения примерно в течение месяца после возвращения домой.
Исследователи не уверены, сколько времени потребуется иммунной системе космонавта, чтобы вернуться к полной силе, но они считают, что это, вероятно, зависит от возраста, пола, генетических различий и воздействия патогенов в детстве.
Следующим шагом является разработка мер по предотвращению подавления иммунитета, вызванного космосом.
«Следующий вопрос заключается в том, как применить наши результаты для разработки контрмер, которые предотвратят подавление иммунитета в космосе, особенно при длительных полетах», — сказала Одетт Ланевиль.
Исследование было опубликовано в журнале Frontiers in Immunology.