Stav beztíže, kosmické záření, pozemští mikrobi i vlastní imunita – to všechno dává astronautům při pobytu v kosmu zabrat. Jenže na rozdíl od technických problémů v tomto ohledu řešení ještě není ani na obzoru..

Málokdy je tak zjevné, jak důkladně jsme s prostředím na Zemi srostlí. Pro přežití ve vesmíru zdaleka nestačí zajistit kyslík. Těžkým oříškem je už ztráta gravitace. Proto se astronauti po delším pobytu na kosmické stanici vracejí s osteoporózou tak pokročilou, jako kdyby celý ten čas proleželi v nemocniční posteli.

Úbytek kostní hmoty je z hlediska těla logický – pokud se dostatečně nepohybuje, její tvorba představuje zbytečnou energetickou a materiálovou zátěž.

Tělo soustavně sleduje, jak velkou hustotu kostí potřebujeme. Má k tomu důmyslný systém, který samozřejmě vychází z pozemských podmínek. Pomocí senzorů v dlouhých kostech nohou zjišťuje, jak velká zátěž na ně působí při pohybu ve vzpřímené poloze, tedy ve směru gravitace.

Pokud hodně pobíháme, nebo aspoň chodíme, do mozku přicházejí signály, že je třeba kosti posílit. Při vysedávání a polehávání kostní hmoty ubývá.

Jenže totéž se kvůli chybějící gravitaci děje i ve vesmírné lodi a trénink kosmonautů nestačí zvrátit přesvědčení mozku, že pevné kosti nejsou potřeba.

Reaguje i mozek

I ten se ve stavu beztíže mění – některé oblasti se zmenšují, jiné zvětšují, což medicína už nějakou dobu intenzivně studuje. Většiny změn si kosmonauti nevšimnou, jiných ano, třeba že se jim zhoršuje zrak.

Někdy mozek naopak zapracuje na vylepšení, jako když si intenzivně přestavuje senzomotorické dráhy v bílé hmotě, aby dokázal lépe řídit pohyby ve stavu beztíže. S něčím si rady neví, třeba s tím, že mozkomíšní mok se v mikrogravitaci chová odlišně.

Začíná se hromadit v dutinách uprostřed mozku, tlačí na okolní mozkovou tkáň a komplikuje odvádění odpadních látek z mozku. Za normální situace to probíhá tak, že se během spánku zvýší mezery mezi neurony a umožní protékání mozkomíšního moku.

Tím se odpadní látky z okolí neuronů doslova vypláchnou. Po probuzení se mezery zase zmenší a mozkomíšní mok se takřka nepohybuje. Jenže za stavu beztíže se tento mechanismus zadrhává a v mozku se mohou hromadit problematické látky včetně například amyloidu beta, spojovaného s Alzheimerovou chorobou.

Snaha o novou rovnováhu

Dobrou zprávou je, že se mozek snaží najít aspoň nějaká řešení, jak se s nepřirozenými podmínkami vyrovnat. Vyplývá to ze studie Oregonské univerzity v USA, zveřejněné v prosinci loňského roku. Vědci pomocí magnetické rezonance sledovali změny v mozku při dlouhodobém pobytu na Mezinárodní vesmírné stanici, a to před odletem a opakovaně během následujících šest měsíců po návratu.

Záznamy 15 astronautů porovnávali s kontrolní skupinou 16 pozemních zaměstnanců vesmírného střediska NASA v Houstonu a zjistili, že se u astronautů zvětšovaly prostory kolem mozkových cév. To je místo, kam glymfatický systém, mozková obdoba lymfatického systému, přivádí mozkomíšní mok s odpadními látkami.

Takové rozšíření je běžné u lidí vyššího věku, v pokročilejším stadiu ho pak doprovází demenci a potíže s chůzí. Nic takového se u astronautů nepotvrdilo, zato se ukázala zajímavá souvislost – prostory kolem cév se totiž rozšiřovaly při prvním dlouhodobém pobytu ve vesmíru.

Při opakovaných letech už tak mozek nereagoval, jako by se s novými podmínkami uměl lépe vyrovnat.

Nejen lidské buňky se splaší

Nezvyklé a pro živé buňky extrémní podmínky působí také na mikroby, kteří s kosmonauty proniknou na palubu, od plísní, přes prvoky až k bakteriím. Některé spící infekce si lidská posádka dokonce přináší v sobě.

Kdo prodělal plané neštovice nebo třeba mononukleózu, má spící původce nemoci uložené ve svých vlastních buňkách. Co není problém na Zemi, může se ve vesmíru stát rizikem. Výzkumy přímo ve vesmírných podmínkách ukázaly, že se vlastnosti mikrobů mění.

Některé bakterie zareagovaly na mikrogravitaci velmi prakticky tím, že začaly produkovat velké množství slizovitého biofilmu, který jim umožňuje přilnout k povrchům a udržet se na nich. Jiné vytvářely látky, kterými zvyšují svou nakažlivost.

Další změnily barvu jako vzorky bakterií Pseudomonas aeruginosa, které zkoumal profesor Luis Zea z Coloradské univerzity. Našel množství narůžovělých, nahnědlých a nazelenalých pigmentů, což se také často pojí s vyšší nakažlivostí.

Podle profesora Zey to tak nutně nemusí být, prý se tak spíš ukazuje, že se bakterie přizpůsobují drsnějším podmínkám. Jenže Salmonella typhimurium, kterou astronauti zkoumali přímo při misi raketoplánu STS-115, skutečně zabíjela myši rychleji než pozemní kontrolní vzorek.

Chaos v imunitě

Zatímco nebezpečnost zavlečených infekcí může narůstat, imunitní buňky oslabují. A to je jeden z největších problémů, na který vesmírná medicína naráží. Příčin je vlastně více včetně obyčejné nespavosti.

Usnout v kosmické lodi nebo stanici je totiž nesrovnatelně těžší než podmínkách vlastního domova. „Nemůžete položit hlavu na polštář, což nevypadá jako problém, jenže když tak usínáte celý život a najednou už to nemůžete udělat, trvá, než si zvyknete,“ vysvětluje letový lékař NASA Richard Scheuring.

K potížím s usínáním je třeba přičíst chybějící střídání dne a noci a z toho plynoucí narušené cirkadiální rytmy v těle, nepohodlí a stres. Na imunitní buňky navíc působí i objektivní podmínky během letu, chybějící gravitace a radiace.

Tipnete si, za jak dlouho bílé krvinky zareagují na stav beztíže? Nejspíš neuhodnete, protože k tomu potřebují pouhých osm sekund. Vědci to zjistili při experimentech s letounem NASA KC-135, který prudkým stoupáním a následným střemhlavým klesáním imituje stav beztíže.

Za tak krátkou dobu se buňky stihly roztáhnout, aby se chybějící gravitaci přizpůsobily. Jenže nejde jen o tvar. Imunitní buňky na způsobený stres reagují a vysílají více signálních látek, které používají při komunikaci v těle napadeném infekcí.

To není úplně dobrá zpráva. Ukazuje to na rozladění imunity a riziko, že může aktivovat příliš mnoho útočných buněk.

Začíná hledání řešení

Rozladění imunity má své následky. Její nepřiměřeně vysoká aktivita se u kosmonautů projevila atopickým ekzémem, naopak snížená probudila viry, způsobující plané neštovice a pásový opar. Podle Briana Cruciana, šéfa medicínského výzkumu NASA, ale nedošlo ke skutečnému onemocnění nebo přenosu infekce.

Jenže nepříjemný je už jen fakt, že se viry našly ve slinách, v krvi a v moči kosmonautů. A nikdo netuší, jak se situace může dál vyvinout při dvouleté misi na Mars, kde lidská posádka přijde o ochranu zemské magnetosféry před přímým vlivem galaktického kosmického záření.

Z výzkumů totiž vyplývá, že právě radiace dává imunitě těžký úder. Silně potlačuje pomocné T-lymfocyty, což je typ bílých krvinek, který do značné míry určuje a řídí strategii boje proti infekci.

Oslabuje také cytotoxické T-lymfocyty, které likvidují nakažené nebo defektní buňky. Kosmonauti si tedy s sebou budou muset vést vakcíny a zařízení pro testy bílých krvinek a mikrobů.

Při dnešních znalostech se nedá ještě ani spolehlivě odhadnout, co všechno hrozí při dlouhodobém vystavení kosmickým podmínkám, tím méně vymyslet řešení.

Autor: Kateřina Pavelcová