Микрофлора кишечника астронавтов в космосе меняется, вызывая запоры и риски для здоровья

Введение

Запоры — хорошо известное, но часто плохо изученное последствие космических полетов. Астронавты нередко испытывают нарушения пищеварения во время миссий, однако лежащие в их основе физиологические механизмы оставались неясными. Теперь новаторское исследование, проведенное Копенгагенским университетом в сотрудничестве с НАСА, предлагает убедительное объяснение: быстрая и значительная перестройка состава и функций кишечной микрофлоры в течение нескольких недель после попадания в условия микрогравитации.

Ключевые детали

• Сдвиг микрофлоры кишечника: В течение нескольких недель после прибытия в космос кишечные бактерии астронавтов начинают в большей степени, чем обычно, ферментировать белок. Эта тенденция сохраняется на протяжении всей миссии.
• Механизм: Исследователи предполагают, что микрогравитация замедляет транзит пищи по кишечнику, давая бактериям больше возможностей для ферментации белка вместо клетчатки.
• Последствия для здоровья: Усиленная ферментация белка приводит к образованию метаболитов, которые могут негативно влиять на здоровье почек, настроение и когнитивные функции (способность концентрироваться).
• Исследуемая группа: В исследовании анализировались образцы крови 52 астронавтов, проведших длительное время на Международной космической станции (МКС).
• Методология: Для анализа широкого спектра метаболитов в образцах крови использовался нетаргетированный метаболомический подход, который выявил последовательные изменения у множества астронавтов и в различных миссиях.
• Сотрудничество: Исследование является результатом международного научного сотрудничества с участием исследователей из Копенгагенского университета и ученых НАСА Сары Р. Зварт и Скотта М. Смита.

Предыстория

Человеческий организм претерпевает многочисленные адаптации при воздействии уникальной среды космоса. Сниженная гравитация, измененные сдвиги жидкостей и ограниченные условия проживания — все это способствует физиологическим изменениям. Хотя влияние на плотность костной ткани и мышечную массу хорошо изучено, влияние на сложную экосистему микробиома кишечника до недавнего времени оставалось менее изученным. Распространенная жалоба астронавтов на запоры послужила отправной точкой для данного исследования, побудив ученых искать микробные и метаболические маркеры, связанные с космическими полетами.

Анализ воздействия

Результаты исследования предполагают, что дискомфорт в пищеварительной системе, испытываемый астронавтами, является не просто неудобством, а симптомом глубоких внутренних изменений. Усиленная ферментация белка связана с выработкой потенциально вредных метаболитов. Эти молекулы могут попадать в кровоток и оказывать системное воздействие, включая возможное повреждение почек и негативное влияние на психическое благополучие. Ось «кишечник-мозг» — критический путь связи между пищеварительной системой и мозгом — означает, что дисбиоз кишечника может проявляться как снижение настроения и нарушение концентрации — важнейших навыков для астронавтов, управляющих сложными системами в условиях повышенного риска.

«Мы видим изменения в образцах крови астронавтов, которые указывают на то, что кишечные бактерии начинают ферментировать белок в большей степени, чем обычно, в течение нескольких недель после прибытия астронавтов в космос, и это изменение сохраняется до тех пор, пока они не вернутся на Землю», — заявила Джорджия Ла Барбера, совместный первый автор и доцент Кафедры питания, спорта и здоровья Копенгагенского университета.

Более широкий контекст

Последствия этого исследования выходят за рамки непосредственных проблем со здоровьем астронавтов во время текущих космических миссий. Поскольку человечество нацеливается на более длительные полеты к Луне и Марсу, понимание и смягчение этих физиологических изменений становится первостепенным. Астронавты в марсианских миссиях могут провести годы в условиях микрогравитации, что усиливает потенциальные негативные последствия измененной функции кишечника. Данное исследование предоставляет критически важные данные, которые могут лечь в основу разработки контрмер, таких как диетические вмешательства или пребиотические добавки, направленные на поддержание здорового микробиома кишечника и предотвращение связанных с этим проблем со здоровьем.

Перспективы

Исследователи предлагают несколько стратегий для противодействия наблюдаемым изменениям. Увеличение потребления пищевых волокон, прием пребиотиков и применение методов лечения, способствующих перистальтике (мышечные сокращения, перемещающие пищу по пищеварительному тракту), могут помочь сократить время транзита пищи через кишечник. Сокращая время пребывания пищи в кишечнике, можно уменьшить возможности для чрезмерной ферментации белка, способствуя более здоровой среде кишечника. Кроме того, результаты исследования имеют потенциальные применения для людей на Земле, испытывающих схожие проблемы с пищеварением из-за длительной неподвижности, например, лежачих больных. Исследование подчеркивает взаимосвязь физиологических систем и универсальную значимость исследований здоровья кишечника.

Заключение

Это комплексное исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, успешно выявило ключевой физиологический сдвиг, происходящий у астронавтов во время космических полетов — увеличение микробной ферментации белка в кишечнике. Это открытие не только объясняет распространенную проблему запоров в условиях микрогравитации, но и повышает осведомленность о потенциальных более широких рисках для здоровья, включая влияние на настроение и когнитивные функции. Исследование подчеркивает важность здоровья кишечника для благополучия астронавтов и обеспечивает научную основу для разработки целенаправленных вмешательств, направленных на обеспечение успеха и безопасности будущих длительных космических миссий, а также предлагает новые знания о здоровье пищеварительной системы на Земле.