Τι κάνει στο ανθρώπινο σώμα η μακρά παραμονή στο διάστημα

Μέσα στις επόμενες ώρες αναμένεται να επιστρέψουν στη Γη οι δύο αστροναύτες που για περίπου 9 μήνες ήταν εγκλωβισμένοι στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Δεν είναι λίγοι εκείνοι που αναρωτιούνται τι μπορεί να έχει συμβεί στα σώματα της Σούνι Γουίλιαμς και του Μπουτς Γουίλμορ, μετά από μία τόσο μακρά παραμονή στο διάστημα και σε ένα περιβάλλον χαμηλής βαρύτητας. 

Σύμφωνα με το BBC, όσο προετοιμασμένος κι αν είναι ένας αστροναύτης, σίγουρα θα υπάρξουν αλλαγές στους μύες, τα οστά, το βάρος, την όραση και τον εγκέφαλο του. 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%.

Τι δείχνει η μελέτη των επιπτώσεων στον αστροναύτη της NASA, Σκοτ Κέλι

Χωρίς τη συνεχή έλξη της βαρύτητας στα άκρα μας, η μυϊκή και η οστική μάζα αρχίζει γρήγορα να μειώνεται στο διάστημα. Οι πιο επηρεασμένοι είναι οι μύες που βοηθούν στη διατήρηση της στάσης μας: η πλάτη, ο αυχένας, οι γάμπες και οι τετρακέφαλοι. Στη μικροβαρύτητα δεν χρειάζεται να εργάζονται τόσο σκληρά και αρχίζουν να ατροφούν. Μετά από μόλις δύο εβδομάδες η μυϊκή μάζα μπορεί να πέσει έως και 20% και σε μεγαλύτερες αποστολές τριών έως έξι μηνών μπορεί να πέσει κατά 30%.

Επειδή οι αστροναύτες δεν καταπονούν τόσο πολύ τους σκελετούς τους, όσο όταν υπόκεινται στη βαρύτητα της Γης, τα οστά τους επίσης αρχίζουν να απομεταλλώνονται και να χάνουν 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 ποσοστό 0,5%-1% κάθε χρόνο). Αυτό μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο να υποστούν κατάγματα και να αυξήσει το χρόνο που χρειάζεται για να αποθεραπευτούν. Μπορεί να χρειαστούν έως και τέσσερα χρόνια για να επανέλθει η οστική τους μάζα στο φυσιολογικό μετά την επιστροφή τους στη Γη.

Για να το καταπολεμήσουν αυτό, οι αστροναύτες αναλαμβάνουν 2,5 ώρες την ημέρα άσκηση και εντατική εκπαίδευση ενώ βρίσκονται σε τροχιά στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Αυτό περιλαμβάνει μια σειρά από squats, deadlifts, σειρές και πιέσεις πάγκου χρησιμοποιώντας μια συσκευή άσκησης αντίστασης εγκατεστημένη στο "γυμναστήριο" του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Λαμβάνουν επίσης συμπληρώματα διατροφής για να διατηρούν τα οστά τους όσο το δυνατόν πιο υγιή. Μια πρόσφατη μελέτη, ωστόσο, τόνισε ότι ακόμη και αυτό το πρόγραμμα άσκησης δεν ήταν αρκετό για να αποτρέψει απώλειες στη μυϊκή λειτουργία. 

Η έλλειψη βαρύτητας που τραβάει το σώμα τους προς τα κάτω μπορεί επίσης να σημαίνει ότι οι αστροναύτες εντοπίζουν ότι ψηλώνουν λίγο κατά τη διάρκεια της παραμονής τους στον ΔΔΣ, καθώς οι σπονδυλικές στήλες τους επιμηκύνονται ελαφρώς. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα όπως πόνος στην πλάτη όταν επιστρέψουν στη Γη. Κατά τη διάρκεια μιας ενημέρωσης, πριν από την επιστροφή του στη Γη, ο ίδιος ο Rubio είπε ότι η σπονδυλική του στήλη μεγάλωνε και είπε ότι μπορεί να τον βοηθήσει να αποφύγει έναν συνηθισμένο τραυματισμό στον αυχένα που μπορεί να υποστούν οι αστροναύτες όταν το διαστημικό σκάφος τους χτυπήσει στο έδαφος. 

Αν και το βάρος σημαίνει πολύ λίγα ενώ βρίσκονται σε τροχιά – το περιβάλλον μικροβαρύτητας σημαίνει ότι οτιδήποτε δεν είναι δεμένο μπορεί να ίπταται ελεύθερα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων σωμάτων – η διατήρηση ενός υγιούς βάρους είναι μια πρόκληση. Αν και η Nasa προσπαθεί να διασφαλίσει ότι οι αστροναύτες της έχουν μια ποικιλία από θρεπτικά τρόφιμα, συμπεριλαμβανομένων μερικών φύλλων σαλάτας που καλλιεργούνται στον διαστημικό σταθμό, μπορεί να επηρεαστεί ακόμα το σώμα ενός αστροναύτη. Ο Scott Kelly, ένας αστροναύτης της Nasa που συμμετείχε στην πιο εκτεταμένη μελέτη των επιπτώσεων της μακροχρόνιας διαστημικής πτήσης αφού παρέμεινε στον ISS για 340 ημέρες ενώ ο δίδυμος αδερφός του έμενε πίσω στη Γη, έχασε το 7% της μάζας του σώματός του ενώ βρισκόταν σε τροχιά. Ερευνητές που εξέτασαν τον Scott Kelly μετά το ταξίδι του διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια και οι μύκητες που ζούσαν στο έντερό του είχαν αλλάξει σε σύγκριση με πριν πετάξει στο διάστημα.

Οι αλλαγές στην όραση

Στη Γη, η βαρύτητα αναγκάζει το αίμα στο σώμα μας να πηγαίνει προς τα κάτω, ενώ η καρδιά το αντλεί ξανά. Στο διάστημα, ωστόσο, αυτή η διαδικασία διαταράσσεται (αν και το σώμα προσαρμόζεται κάπως) και το αίμα μπορεί να συσσωρευτεί στο κεφάλι περισσότερο από ό,τι συνήθως. Μέρος του αίματος μπορεί να συσσωρευτεί στο πίσω μέρος του ματιού και γύρω από το οπτικό νεύρο, οδηγώντας σε οίδημα. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές στην όραση, όπως μειωμένη ευκρίνεια και δομικές αλλαγές στο ίδιο το μάτι. Αυτές οι αλλαγές μπορεί να αρχίσουν να συμβαίνουν μετά από μόλις δύο εβδομάδες στο διάστημα, αλλά όσο περνάει ο χρόνος, ο κίνδυνος αυξάνεται. Ορισμένες από τις αλλαγές της όρασης αντιστρέφονται εντός περίπου ενός έτους από την επιστροφή των αστροναυτών στη Γη, αλλά άλλες μπορεί να είναι μόνιμες.

Η έκθεση σε γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες και ενεργητικά ηλιακά σωματίδια μπορεί επίσης να οδηγήσει σε άλλα προβλήματα στα μάτια. Η ατμόσφαιρα της Γης βοηθά στην προστασία μας από αυτά, αλλά μόλις βρεθούμε σε τροχιά στον ΔΔΣ, αυτή η προστασία εξαφανίζεται. Ενώ τα διαστημικά σκάφη μπορούν να φέρουν θωράκιση για να αποτρέψουν την υπερβολική ακτινοβολία, οι αστροναύτες στον ΔΔΣ ανέφεραν ότι βλέπουν λάμψεις φωτός στα μάτια τους καθώς κοσμικές ακτίνες και ηλιακά σωματίδια χτυπούν τον αμφιβληστροειδή και τα οπτικά τους νεύρα. Μετά τη μακρά παραμονή του, ωστόσο, η γνωστική απόδοση του Kelly διαπιστώθηκε ότι είχε αλλάξει ελάχιστα και είχε παραμείνει σχετικά ίδια με του αδελφού του στο έδαφος. Ωστόσο, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι η ταχύτητα και η ακρίβεια της γνωστικής απόδοσης του Kelly μειώθηκαν για περίπου έξι μήνες μετά την προσγείωσή του, πιθανώς καθώς ο εγκέφαλός του προσαρμόστηκε ξανά στη βαρύτητα της Γης και τον πολύ διαφορετικό τρόπο ζωής του πίσω στο σπίτι. 

Μια μελέτη σε έναν Ρώσο κοσμοναύτη που πέρασε 169 ημέρες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό το 2014 αποκάλυψε επίσης κάποιες αλλαγές στον ίδιο τον εγκέφαλο φαίνεται να συμβαίνουν ενώ βρίσκεται σε τροχιά. Διαπιστώθηκε ότι υπήρχαν αλλαγές στα επίπεδα της νευρικής συνδεσιμότητας σε μέρη του εγκεφάλου που σχετίζονται με την κινητική λειτουργία –με άλλα λόγια, την κίνηση– και επίσης στον αιθουσαίο φλοιό, ο οποίος παίζει σημαντικό ρόλο στον προσανατολισμό, την ισορροπία και την αντίληψη της δικής μας κίνησης. Αυτό ίσως δεν προκαλεί έκπληξη δεδομένης της ιδιόμορφης φύσης της έλλειψης βαρύτητας ενώ βρίσκονται στο διάστημα. Οι αστροναύτες συχνά πρέπει να μάθουν πώς να κινούνται αποτελεσματικά χωρίς βαρύτητα και να προσαρμοστούν σε έναν κόσμο όπου δεν υπάρχει πάνω ή κάτω.

Μια πιο πρόσφατη μελέτη έχει εγείρει ανησυχίες για άλλες αλλαγές στη δομή του εγκεφάλου που μπορεί να συμβούν κατά τη διάρκεια μακροπρόθεσμων διαστημικών αποστολών. Οι κοιλότητες στον εγκέφαλο γνωστές ως δεξιά πλάγια και τρίτη κοιλία (υπεύθυνες για την αποθήκευση του εγκεφαλονωτιαίου υγρού, την παροχή θρεπτικών ουσιών στον εγκέφαλο και την απόρριψη των απορριμμάτων) μπορεί να διογκωθούν και να χρειαστούν έως και τρία χρόνια για να συρρικνωθούν στο φυσιολογικό μέγεθος.

Είναι προφανές από την έρευνα 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. Αυτή η μικροχλωρίδα μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο χωνεύουμε τα τρόφιμα, να επηρεάσει τα επίπεδα φλεγμονής στο σώμα μας και ακόμη και να αλλάξει τον τρόπο λειτουργίας του εγκεφάλου μας.

Οι ερευνητές που εξέτασαν τον Kelly μετά το ταξίδι του διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια και οι μύκητες που ζούσαν στο έντερό του είχαν αλλάξει βαθιά σε σύγκριση με πριν πετάξει στο διάστημα. Αυτό ίσως δεν είναι εντελώς περίεργο, δεδομένου του πολύ διαφορετικού φαγητού που έτρωγε και της αλλαγής στους ανθρώπους με τους οποίους περνούσε τις μέρες του (λαμβάνουμε μια τρομακτική ποσότητα εντερικών και στοματικών μικροοργανισμών από τους ανθρώπους που ζούμε μαζί). Αλλά η έκθεση στην ακτινοβολία και η χρήση ανακυκλωμένου νερού, μαζί με αλλαγές στη σωματική του δραστηριότητα θα μπορούσαν επίσης να έπαιξαν κάποιο ρόλο.

Ένα από τα πιο σημαντικά ευρήματα από το παρατεταμένο ταξίδι του Kelly στο διάστημα ήταν οι επιπτώσεις που είχε στο DNA του. Στο τέλος κάθε κλώνου DNA υπάρχουν δομές γνωστές ως τελομερή, οι οποίες πιστεύεται ότι βοηθούν στην προστασία των γονιδίων μας από βλάβες. Καθώς μεγαλώνουμε, αυτά γίνονται μικρότερα, αλλά η έρευνα για την Kelly και άλλους αστροναύτες έχει αποκαλύψει ότι τα διαστημικά ταξίδια φαίνεται να αλλάζουν το μήκος αυτών των τελομερών. «Το πιο εντυπωσιακό, ωστόσο, ήταν η εύρεση σημαντικά μακρύτερων τελομερών κατά τη διάρκεια της διαστημικής πτήσης», λέει η Σούζαν Μπέιλι, καθηγήτρια περιβαλλοντικής και ακτινολογικής υγείας στο Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο που ήταν μέλος της ομάδας που μελετούσε τον Κέλι και τον αδελφό του. Έχει κάνει ξεχωριστές μελέτες με άλλους 10 αστροναύτες που έχουν λάβει μέρος σε μικρότερες αποστολές περίπου έξι μηνών.  Μια πιθανή αιτία θα μπορούσε να είναι η έκθεση στο πολύπλοκο μείγμα ακτινοβολίας. Οι αστροναύτες που βιώνουν μακροχρόνια έκθεση ενώ βρίσκονται σε τροχιά παρουσιάζουν σημάδια βλάβης στο DNA, λέει.

Υπήρξαν επίσης κάποιες αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση - ο μηχανισμός που διαβάζει το DNA για την παραγωγή πρωτεϊνών στα κύτταρα - που παρατηρήθηκαν στον Kelly που μπορεί να σχετίζονται με το ταξίδι του στο διάστημα. Μερικά από αυτά σχετίζονται με την απόκριση του σώματος στη βλάβη του DNA, τον σχηματισμό οστών και την απάντηση του ανοσοποιητικού συστήματος στο στρες. Οι περισσότερες από αυτές τις αλλαγές, ωστόσο, είχαν επιστρέψει στο φυσιολογικό εντός έξι μηνών από την επιστροφή του στη Γη.

Με πληροφορίες από BBC