Космическая пробка. Стало ясно, почему астронавты страдают от запоров

В невесомости привычные физиологические процессы дают сбой. Об этом знают немногие, но оказывается, астронавтам (космонавтам видимо, тоже, но исследование касалось обитателей американского сегмента МКС) бывает трудно опорожнить кишечник на орбите.

Теперь учёные объяснили, почему это происходит. Дело не только в невесомости, но и в бактериях, которые меняют свой рацион в непривычных условиях. Открытие выявило скрытый риск, который может поставить под угрозу здоровье участников будущих экспедиций на Марс.

Неудобства, ставшие привычными

С первых дней пилотируемых полетов космонавты жаловались на запоры. Это стало настолько обычным явлением, что на всех станциях, включая МКС, в аптечках держат слабительные — их использовали и во время недавней миссии «Артемида II».

Вздутие, изжога, несварение — проблемы, знакомые каждому, кто работал на орбите. Но главной загадкой оставались именно запоры. Долгое время медики не могли понять, как именно невесомость влияет на кишечник и что делать, чтобы снизить риски для здоровья экипажа. И вот этим летом в журнале Nature Communications вышло исследование, проведённое при поддержке НАСА.

Учёные из Копенгагенского университета проанализировали более 400 образцов крови 52 астронавтов, работавших на МКС в период с 2006 по 2018 год. Каждый из них провёл на станции от двух до девяти месяцев.

Исследователей интересовали метаболиты — продукты обмена веществ, которые образуются при переработке пищи, лекарств и собственных тканей организма. Среди 40 выявленных соединений самыми показательными оказались те, что появляются в результате жизнедеятельности кишечных бактерии и помогают расщеплять белки.

«Мы видим изменения в крови астронавтов, которые показывают, что бактерии начинают ферментировать белок быстрее обычного, — пояснила ведущий автор исследования Джорджия Ла Барбера, доцент кафедры питания, физических упражнений и спорта Копенгагенского университета. — Это происходит в течение нескольких недель после того, как человек прибывает на станцию и может продолжаться до его возвращения на Землю».

Почему бактерии переходят на белки

В норме микробы в кишечнике питаются сложными углеводами и клетчаткой. Но в космосе, из-за отсутствия гравитации, пища продвигается по кишечнику медленнее. Клетчатка перерабатывается полностью, и кишечным бактериям ничего не остаётся, как переключиться на белки.

«Замедление перистальтики кишечника может помочь объяснить запоры у космонавтов», — говорит соавтор исследования Хенрик Роагер, руководитель исследовательской группы по микробиому и метаболомике Копенгагенского университета.

На процесс также влияют изменения в питании — в космосе рацион другой. Однако этот фактор объясняет не более трети изменений в метаболитах, считают учёные. Основная причина — всё-таки микрогравитация (ну, или невесомость, если использовать более привычное нам слово).

Ферментация белков сама по себе не проблема, если она длится недолго. Но в ходе метаболизма бактерии выделяют аммиак, сероводород и другие соединения. По словам ещё одного исследователя Ларса Уве Драгстеда, «продукты ферментации белков часто связаны с негативными последствиями для здоровья, такими как повреждение почек, потенциальное влияние на настроение или снижение способности к концентрации внимания». Они также могут вызывать воспаление и ослаблять слизистую оболочку кишечника.

Что делать

Для коротких космических миссий это не представляет большой опасности. Но для полётов, например, на Марс и обратно, которые будут занимать около двух лет, накопление токсинов в организме членов экипажа может стать серьёзной медицинской проблемой.

Также неясно, как скажется на здоровье кишечника долгая жизнь колонистов на лунной базе, где гравитация в шесть раз слабее земной. (В нынешнем исследовании рассматривались только периоды пребывания на МКС.)

Врачи и биологи предлагают решения. Самое очевидное — обогатить рацион космонавтов клетчаткой и специальными углеводами, которые «отвлекут» бактерии от белков. Также рассматриваются пробиотические добавки и даже физическое стимулирование перистальтики — например, массажем или препаратами.

«Когда мы будем планировать и продумывать более длительные путешествия (на тот же Марс), нам могут потребоваться контрмеры для смягчения негативного воздействия на кишечник, — говорит Джорджия Ла Барбера. — Это поможет снизить ферментацию белка и сохранить здоровую среду в кишечнике».

Авторы исследования надеются, что результаты их научной работы пригодятся не только космонавтам. Пациенты на длительном постельном режиме, у которых тоже часто бывают запоры, могут страдать от той же проблемы с повышенной ферментацией белков. Понимание механизма поможет разработать способы поддержки их здоровья.