Astronautům hrozí poškození DNA i zkrácení délky života. Dlouhodobé cesty vesmírem jsou rizikem

Série vědeckých studií popsala, jak moc velká zdravotní rizika představuje pobyt ve vesmíru pro astronauty během dlouhodobějších misí. Potvrzuje, že vlivem kosmického záření dochází i k silnému poškození DNA, tedy lidské genetické informace.

Scott Kelly a Mark Kelly
Zdroj: NASA/Robert Markowitz

Zdraví kosmonautů při dlouhodobých vesmírných pobytech se věnovalo už velké množství výzkumů – většina se shoduje, že mimo zemskou atmosféru a gravitaci není toto prostředí pro člověka vhodné.

Hrozeb čeká na lidi ve vesmíru spousta – od smrtícího záření, před nímž nechrání atmosféra, přes nedostatek gravitace, což poškozuje kvalitu svalů i hustotu kostí, až po srdeční a nervové problémy.

Nová várka tří desítek studií, které vydaly během letošního podzimu odborné časopisy Cell Press, ukazuje, jak zásadní tyto hrozby jsou a jak moc lidstvu brání v dlouhodobých cestách kosmem, nebo dokonce v jeho kolonizaci.

Šest hrozeb

Vědci ve studiích popsali šest základních hrozeb, které pro lidskou misi v kosmu představují tu nejvyšší míru rizika. Jsou jimi: 

  • oxidační stres – nerovnováha mezi tvorbou reaktivního kyslíku, který vzniká jako vedlejší produkt okysličování a látkové výměny, a schopností organismu rychle odbourávat a detoxikovat reaktivní meziprodukty
  • poškození DNA v buňkách vlivem kosmického záření
  • poškození mitochondrií v buňkách (mitochondrie v nich fungují jako zdroje energie)
  • změny délky telomerů (částí genomu souvisejících se stárnutím)
  • změny genomu a epigenomu způsobené vnějšími podmínkami
  • změny mikrobiomu, tedy obsahu střev

O většině těchto zdravotních problémů se vědělo již dříve, nové výzkumy je ale popsaly detailně a u některých rizik přišly i se zcela novými zjištěními.

Vědci vycházeli jak ze studia astronautů, kteří byli ve vesmíru, tak i z takzvaných modelových organismů, tedy řady zvířat, jejichž fyziologie i genetika je už detailně popsaná.

Telomerové překvapení

Jedním z objevů, které z výzkumů vyplynuly, je negativní dopad vesmírného prostředí na telomery. Jde o téma nejméně prozkoumané, ale budící zejména v posledních letech velký zájem. Právě telomery jsou totiž pro organismus jakýmsi návodem, jak dlouho má žít.

Telomery jsou koncové části chromozomů, které jsou zodpovědné za biologické stárnutí buněk. Při běžném buněčném dělení se vždy zkrátí o přesně vymezenou část – když organismus stárne, zkracují se mu telomery. Řada výzkumů na zvířatech i rostlinách prokázala, že pokud dochází k významnějšímu zkracování telomerů, může se to projevit destruktivní chorobou, jako je rakovinové bujení, demence nebo těžší kardiovaskulární nemoc.

Že se to týká i lidí, prokázal výzkum dvojčat, astronautů Marka a Scotta Kellyových. Zatímco Mark zůstal na Zemi, jeho bratr strávil téměř rok v kosmu na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Po jeho návratu vědci porovnali telomery u obou mužů. Ukázalo se, že v bílých krvinkách Scotta Kellyho došlo k jejich protažení. Po kratším pobytu na Zemi se ale zase vrátily do původního stavu.

Nyní tyto závěry vědci potvrdili na deseti astronautech. Během více než půlročních misích na ISS u všech došlo ke stejnému problému. Nově se ale ukázalo, že všichni astronauti měli po návratu telomery sice protažené, ale paradoxně reálně kratší. Podobný proces je u dospělých organismů v podstatě neznámý, objevuje se nejčastěji u rakoviny.

Výsledky nanaznačují, že se astronautům telomery během pohybu ve vesmíru protahují, ale po návratu na Zem se zase rychle zkracují a nakonec jsou kratší než v době před odletem.

Příčinou je podle autorů práce zejména ionizující záření, jemuž jsou muži a ženy na palubě ISS neustále vystaveni. To vyvolává v buňkách oxidační stres a telomery jsou na něj velmi citlivé.