Невесомость мешает кровообращению: новая опасность длительных космических полётов

Недавнее исследование NASA, проведённое на группе астронавтов Международной космической станции, выявило нарушения кровотока в критических кровеносных сосудах головы и шеи. Предполагается, что нарушения связаны с длительным пребыванием в невесомости в космосе и, как следствие, отсутствием важного механизма регулирования кровообращения за счёт гравитации.

Освоение человеком космического пространства сопряжено как с множеством надежд, так и с риском. Новое исследование NASA определило ещё один источник опасности длительных космических полётов для здоровья: недостаточная сила притяжения может вызвать у космонавтов остановку кровотока в некоторых сосудах или даже запустить его в обратном направлении.

Это особенно относится к сосудам в верхней части тела человека, в частности, кровеносным сосудам, отвечающим за циркуляцию крови в голове и шее. Долговременные последствия этого фактора для здоровья ещё в процессе изучения, однако новая «неприятность», похоже, присоединится к списку уже известных нам космических болезней, таких, как потеря массы тела и повышенная ломкость костей.

Этот вывод сделали по результатам изучения биологических и медицинских показателей 11 астронавтов (девять мужчин и две женщины), которые провели в среднем шесть месяцев на Международной космической станции. Статью о результатах исследования группа из 16 авторов из NASA и нескольких исследовательских институтов из США, Франции и России опубликовала 13 ноября в JAMA Network Open.

Органы тела человека в вертикальном положении, заполненные жидкостью, испытывают действие гидростатического давления с градиентом (Gz) в направлении от головы к ногам из-за земного притяжения. В положении лёжа вектор силы притяжения уже не действует вдоль оси Gz, и происходит перераспределение давления и объёма крови и других жидкостей в верхнюю часть тела. Человек примерно две трети суточного времени проводит в вертикальном, и треть — в горизонтальном положении во время сна, поэтому перераспределение жидкостей во внутренних органах испытывает регулярные суточные колебания. Однако члены экипажей космических станций во время полёта находятся в невесомости, и поэтому привычные организму суточные ритмы, основанные на земном притяжении, перестают работать: «ночной» отток крови к голове больше не компенсируется во время дневной активности. Многие следствия такой недокомпенсации у астронавтов давно известны специалистам по космической медицине: это, например, отёк лица, уменьшение объёма нижних конечностей, уменьшение количества плазмы крови и др. В исследованиях последних лет также было установлено, что устойчивый сдвиг в распределении жидкостей может влиять на кровоток в венах, в частности, обеспечивающих правильное кровоснабжение головы. Прежде всего речь идёт о так называемых яремных венах на шее, уносящих кровь от головы и шеи.

Групповое исследование было призвано ответить на вопрос: может ли долговременное нахождение в невесомости быть причиной нарушений венозного кровотока и, в частности, приводить к увеличенному риску образования венозных тромбов во внутренней яремной вене. Эта вена является важным кровеносным сосудом, идущим по боковой стороне шеи. Его функция — сбор крови от мозга, шеи и лица. Дополнительной целью было исследование возможностей аппарата искусственного низкого давления в нижней части тела (Lower body negative pressure, LBNP) для купирования нарушений кровотока из-за невесомости.

Исследования венозного кровотока членов экипажа МКС проводились перед стартом и примерно через 40 дней после приземления путём измерений в трёх положениях: сидя, лёжа и с небольшим (15°) наклоном головы. Кроме того, производились измерения на 50-й и 150-й день полёта при стандартных условиях пребывания в невесомости на космической станции, а также в специальном аппарате создания отрицательного давления на нижнюю часть тела (LBNP). Измерения скорости кровотока проводятся по известной методике при помощи ультразвука. При этом используется эффект Допплера — изменение частоты звука, распространяющегося от движущегося источника или в подвижной среде (например, в потоке крови) при приближении к измерительному устройству или удалении от него. В исследованиях применялся один из приборов медицинской ультразвуковой диагностики, а именно аппарат УЗИ Vivid Q производства GE Healthcare (дочерней компании General Electric).

При помощи ультразвуковой диагностики удалось выяснить, что на 50-й день нахождения в космическом полете у семи членов экипажа кровоток по внутренней яремной вене остановился или даже заменился на кровоток в обратном направлении. У одного из астронавтов также ещё во время полёта началось развитие тромба. У второго члена экипажа частичная закупорка была зафиксирована при возвращении на Землю.

Обратный кровоток в венах, очевидно, не является хорошим симптомом, поэтому исследование поднимает новые вопросы по поводу безопасности долгосрочных космических полётов. Более того, этот результат оказался неожиданным: считалось, что за более чем 50 лет истории пилотируемых полётов основные угрозы здоровью из-за длительного пребывания в невесомости хорошо изучены. Майкл Стенджер (Michael Stenger), руководитель и основной автор исследования, а также заведующий медицинской лабораторией в Космическом центре NASA имени Линдона Джонсона в Хьюстоне (Johnson Space Center) в интервью NBC News отметил, что выявленные нарушения могут быть весьма серьёзными: в земных условиях такие признаки «могли бы немедленно указывать на закупорку сосудов, опухоль или что-то подобное». Возможность остановки кровотока, как считает М. Стенджер, является наиболее тревожным результатом исследований, поскольку она приводит к образованию опасных для здоровья и жизни тромбов. На основании многолетнего опыта космической медицины мы можем предположить, что основной причиной является именно отсутствие земного притяжения с описанным выше механизмом нарушения регуляции.

Эти результаты могут существенно повлиять на стратегию планирования долгосрочных космических полётов, в частности, предполагаемых в будущем полётов на Марс с длительностью путешествия в одну сторону около восьми месяцев. Хотя результаты исследований вызывают тревогу, их можно рассматривать и как новые инструменты, открывающие ранее неизвестные риски и, следовательно, возможности для разработки адекватных медицинских и терапевтических мер противодействия.