Zdravotní stav astronautů při pobytech ve vesmíru studovalo již nespočet odborníků. Verdikt zněl jasně, prostředí mimo zemskou atmosféru není pro člověka vhodné. Hrozeb tam na něj totiž číhá spousta – ať už jde o smrtící záření, řídnutí kostí nebo psychické potíže..

To, že pobyt ve vesmíru není procházka růžovou zahradou víme již léta. Astronauti totiž velice rychle ztrácí pevnou půdu pod nohama. Nulová gravitace ale není jejich jediným problémem. Potrápit je dokáže i vytržení z běžných denních rytmů jako jsou východy a západy slunce, absence rodiny a přátel rovněž na klidu nepřidá. Co konkrétně se ale s jejich těly děje, a proč vlastně?

Vstříc diskomfortu

Jakékoli změny nejsou pouze tvrdým políčkem pro psychiku. Cestování do vesmíru totiž může způsobit také masivní fyziologické posuny. Jedním z hlavních je přesun tekutin z dolní části děla do trupu a hlavy, zatímco astronauti „plují“ v mikrogravitaci.

Kromě značného diskomfortu může tento stav vést k očním problémům, změnám krevního tlaku, imunitní dysfunkci či anémii. Údaje pocházející z výcviku vesmírných misí dokládají, že každý orgán je změnou prostředí zasažen.

Nejnovější výzkum vedený molekulární bioložkou z Univerzity v Ottawě, Odette Laneuvilleovou, sledoval, jak moc tyto změny ovlivnily imunitní systém 14 astronautů během jejich pobytu na Mezinárodní vesmírné stanic (ISS). Výsledky tým zveřejnil v žurnálu Frontiers in Immunology.

Zrádná dekondice

Svou výzkumnou kariéru přitom Laneuvilleová nezapočala ve „vesmíru“, nýbrž v nemocnici. Její pozornost totiž upoutal problém známý jako dekondice. Jedná se o stav, při kterém dochází ke ztrátě svalové síly, hustoty kostí a fyzického fungování – nejčastěji vlivem dlouhého pobytu na lůžku.

Jakmile se u pacientů rozvine, může vyžadovat i měsíce intenzivní rehabilitace a fyzikální terapie, aby došlo k navrácení schopností provádět běžné úkoly jako je chůze, oblékání, ale také sprchování.

„Jdu do toho!“

V minulosti měly přitom simulace účinků dlouhodobé mikrogravitace zcela jiný kabát. Vybraní jedinci totiž museli po celé měsíce zůstávat v posteli s mírně zvednutými nohama. V praxi to znamenalo, že nemohli vstát na záchod, protahovat si nohy nebo se jen tak rozhodnout „vyrabovat“ ledničku.

Experimenty, z nichž některé měly původ v počátcích amerických a sovětských vesmírných programů, následně odhalily strmý pokles hustoty kostí i svalové síly. Tedy komplikace podobné těm, které později hlásili astronauti.

A právě v této fázi vstoupila do hry Odette Laneuvilleová. Výcvik astronautů považovala za dobrý, vrtalo jí však hlavou, co se stane, když se vrátí nohama na Zem. Varovný signál v ní nakonec probudila roku 2013 videa slavného kanadského astronauta Chrise Hadfielda (*1959), které byly pořízeny po jeho návratu z půlročního „pobytu“ na ISS.

Marrow na scéně

Netrvalo dlouho, než byla molekulární bioložce nabídnuta možnost pochopit, jak se lidské tělo přizpůsobuje všem nástrahám vesmírných letů, ale také jakou roli sehrávají při dekondici imunitní změny. Ačkoli do té doby experti studovali imunitní funkci astronautů v jednotlivých časových bodech, Laneuvilleová chtěla vidět, jak se imunitní systém (ne)přizpůsobil v delším časovém horizontu.

Tak se s pomocí grantu od Kanadské vesmírné agentury zrodil projekt Marrow. Tým z Univerzity v Ottawě pod jeho záštitou oslovil 14 astronautů, kteří strávili nejméně půl roku na Mezinárodní vesmírné stanici.

Od každého přitom odebral 10 vzorků krve, přičemž k prvnímu odběru došlo 90 dní před odletem. Na pravidelné odběry ale astronauti docházeli ještě rok po návratu ne Zemi, jelikož dopady mikrogravitace mohou přetrvávat i měsíce poté, co byla mise ukončena.

Genová vodítka

Krevní vzorky Laneuvilleová využila konkrétně ke sledování toho, jak leukocyty „zapínaly“ a „vypínaly“ geny během cestování vesmírem. Tento typ analýzy, známý jako transkriptomika, by expertům mohl poskytnout informace o genech, které bílé krvinky používají k reakci na mikrogravitaci.

Ve výsledku by však mohly také poskytnout vodítka o celkové imunitní funkci ve vesmíru.

Je vesmír zvláštní?

Již během několika dní po příletu na ISS vykázali všichni účastníci studie prudký pokles aktivity mnoha genů souvisejících s imunitou. Teprve ve druhém a čtvrtém měsíci se některé z popsaných změn začaly pomalu normalizovat.

Zpět do původního stavu se však vrátily až několik měsíců po návratu astronautů zpět na Zemi. Podle kanadské mikrobioložky jde o jasný a jedinečný vzor. „Tak velkou změnu v genové expresi jsem skutečně nečekala.

Proč by imunitní systém klesl v mikrogravitaci? Zdá se, že na vesmíru je něco zvláštního,“ popsala své dojmy Laneuvilleová.

Pomocník do budoucnosti

Věda by mohla tento druh informací využít zejména k lepšímu pochopení zdravotních nástrah číhajících ve vesmírném nekonečnu. Ať už půjde o hrozby infekčního onemocnění, nebo případnou léčbu zranění ve stavu bez tíže.

„Během několika minut po pobytu ve vesmíru se vaše tělo změní,“ prohlásil astrobiolog z University of Florida, Jamie Foster, který nebyl součástí výzkumného týmu. „Nemyslím si ale, že zatím máme opravdu dobrý přehled o dlouhodobých změnách,“ dodal.

Když záření nepomáhá

Nejnovější výzkum se stal klíčovým také pro radiační bioložku z Georgetownské univerzity, Evagelii Laiakisovou. Ta ve svých experimentech vystavuje laboratorní myši analogickému i kosmickému záření, se kterým se mohou astronauti setkat ve chvíli, kdy opouští ochranné magnetické pole Země.

Výsledky jejího bádání ukázaly, že právě záření způsobilo změny v myší schopnosti opravovat DNA a efektivně využívat energii. Mnohem znepokojivějším se ale nakonec stalo zjištění, že tyto změny přetrvávaly po dobu čtyř měsíců, což odpovídá 10–20 letům u člověka.

„U myší vlivem nízké dávky našeho kosmického záření došlo k jistým trvalým změnám, ze kterých se jim nikdy nepodařilo vrátit zpět do normálu,“ popsala Laiakisová. Dodala také, že jak se lidé osmělují cestovat dále do vesmíru, mohlo by záření zhoršit genetické změny způsobené mikrogravitací.

Výzkum? Pokračuje!

Ve svých vlastních experimentech nepolevuje ani Laneuvilleová, která aktuálně zkoumá, zda lidé upoutaní na lůžko vykazují podobné změny genové exprese. Pokud by totiž dokázala osoby s vysokým rizikem dekondice identifikovat, ať už v nemocničních pokojích nebo při budoucích letech na Mars, doufá, že bude moci zastavit její příznaky dříve, než se u nich v plné síle projeví.