Ровно пятьдесят лет назад, 12 апреля 1961 года, Юрий Гагарин на космическом корабле «Восток» поднялся в космос. Его полет продолжался всего 108 – исторических – минут. С тех пор человечество осваивает околоземное пространство вот уже полвека. За это время в космосе побывали сотни космонавтов, и ученые накопили огромный массив данных о влиянии невесомости на организм человека.

Автор: Алексей Петраш

На самом деле на орбите нет невесомости. Поднимаясь на высоту примерно триста пятьдесят километров, космонавты оказываются в условиях так называемой микрогравитации. Это означает, что все предметы на космической станции имеют вес, но вес в разы меньший, чем на Земле.

Все эффекты, которые микрогравитация оказывает на человека, можно разделить на две категории.

Первые наступают в первые часы полета. Это нарушения вестибулярного аппарата, приводящие к временной потере пространственной ориентации, расстройство всех форм зрительных движений (причем микрогравитация влияет как на скорость, так и на точность зрительной реакции и перераспределение жидкостей в организме: кровь, лимфа и свободная вода приливают к верхней части туловища). Иначе говоря, космонавтов мутит, у них кружится голова, они не в силах выполнять сложные действия, связанные с координацией движений. Подобные расстройства вестибулярного аппарата называются также «космической болезнью движения» и проявляются примерно у половины всех космонавтов спустя 24 часа после начала полета. Ученые до сих пор не в силах детально объяснить природу их происхождения. При этом четко известно: примерно через 72 часа пребывания на орбите эти неприятные симптомы проходят.

Интересно, что Гагарин во время своего полета подобных нарушений не заметил (потому что пробыл в космосе всего полтора часа). А вот полет второго космонавта, Германа Титова, продлился чуть больше суток, и он в полной мере испытал все «прелести» пребывания на орбите.

Однако для здоровья гораздо опаснее вторая категория эффектов воздействия микрогравитации, которые проявляются лишь спустя месяцы пребывания на орбите.

В первую очередь это нарушения опорно-двигательного аппарата: при длительном воздействии микрогравитации у космонавтов снижаются сократительная способность мышечных волокон и минеральная плотность костной ткани, из организма вымывается кальций и другие минералы, возникает риск образования камней в почках.

Исследования космонавтов во время космических полетов длительностью несколько месяцев показали, что они могут терять до 1,0% костной массы каждый месяц, даже если продолжают тренироваться. Спустя 4-5 месяцев полета минеральная плотность костей настолько уменьшается, что по возвращении на Землю у космонавтов возможны спонтанные переломы. Кости теряют кальций неравномерно. Сильнее всего он вымывается из участков кости, которые формируют суставы, то есть испытывают наибольшую нагрузку в земных условиях. Также замедляется и процесс ремоделирования – постоянного обновления костной ткани.

Страдают не только скелетные мышцы, однако с недостатком физической нагрузки на борту орбитальных станций научились бороться. Есть и специальные «беговые» дорожки и нагрузочные костюмы, например, такие как российский «Пингвин» с силой притяга от 45 до 60 кг, который имитирует земное притяжение. Гораздо опаснее атрофия сердечной мышцы и общая анемия кроветворной системы. Дело в том, что сердечно-сосудистая система – самая гравитационно-чувствительная в организме человека, она рассчитана работу в условиях постоянной силы тяжести. И отсутствие гравитации приводит к уменьшению объема крови, мягкости вен, ослабленным барорецептивным рефлексам и сниженной ортостатической устойчивости.

Барорецепторы – это клетки, нервные окончания которых реагируют на давление крови. Барорецепторная система регулирует давление крови в верхней части тела, в каротидных артериях, которые снабжают мозг. Если давление снижается, именно барорецепторы включают систему поддержания давления. Но если давление падает слишком резко, барорецепторы не успевают сработать, и человек может потерять сознание. А ортостатическая устойчивость – это способность сохранять вертикальное равновесие, ведь «ортостаз» в переводе с латинского означает «прямо стою». Например, у больного, который месяцами лежит в постели, развивается ортостатическая недостаточность: любая попытка даже сесть вызывает большие трудности.

Микрогравитация влияет и на мозг. Так, исследования показали, что в коре мозга крыс, находившихся в условиях невесомости, снижалась функциональная активность синапсов. Кроме того, у них обнаружена дегенерация отростков нервных клеток. А вот плотность сети кровеносных капилляров, наоборот, была повышена.

Причина большинства изменений в организме человека в условиях микрогравитации до конца не ясна. Однако уже сейчас понятно, что на воздействие «невесомости» откликаются все уровни организма, вплоть до клеточного. Особенно микрогравитация влияет на развивающиеся клетки: в них тормозиться процесс синтеза белка, формирования клеточной оболочки и цитоскелета, который помогает клеткам сохранять свою форму. Структурные элементы цитоскелета – актиновые нити, которые в норме равномерно заполняют объем клетки, сдвигаются к краям. При этом изменяется функционирование и рецепторов, и ионных каналов. Клетка как бы адаптирует свою жизнедеятельность под уменьшенную гравитацию.

Впрочем, практические все нарушения, вызванные воздействием микрогравитации, исчезают при возращении на Землю. Хотя процесс обратной адаптации к земным условиям может затянуться на годы.

У читателя может возникнуть вопрос: а зачем все эти исследования нужны обычному человеку? Очень просто – уже сегодня ряд технологий и методик, разработанных в помощь космонавтам, успешно используются при лечении. Так, с помощью нагрузочных костюмов (имитирующих земное тяготение на орбите) сейчас лечат детский церебральный паралич, инсульт, болезнь Паркинсона. Ученые ведут исследования по фармакологическому воздействию на водно-солевой обмен и изучают поведение мышечных ферментов у космонавтов – их данные могут помочь в открытии новых способов лечения такого тяжелого заболевания, как миопатия. Так что космическая медицина только начинает служить человеку.