Загадка космического запора: что нашли в крови у 52 астронавтов

Больше полувека космонавты жалуются на одну и ту же бытовую проблему — сходить в туалет на орбите оказывается сложнее, чем кажется со стороны. Новое исследование NASA и Копенгагенского университета впервые объяснило причину через анализ крови, и заодно нашло риск, о котором раньше никто не задумывался.

Что показали анализы крови

Команда учёных изучила более 400 образцов крови, взятых у 52 астронавтов, которые провели на Международной космической станции от двух месяцев и дольше в период с 2006 по 2018 год. Работа опубликована 29 июня в журнале Nature Communications.

В образцах искали метаболиты — вещества, которые образуются при расщеплении пищи, лекарств и тканей организма. Всего обнаружили 40 таких соединений. Больше всего исследователей заинтересовали те, что производят кишечные бактерии при переработке белков.

Бактерии переключаются на белок

Первый автор работы Джорджия Ла Барбера из Департамента питания, физических упражнений и спорта Копенгагенского университета объяснила: в крови астронавтов видны признаки того, что кишечные бактерии начинают активнее ферментировать белок. Это происходит уже через несколько недель после прибытия на станцию и сохраняется вплоть до возвращения на Землю.

В норме кишечные бактерии в первую очередь перерабатывают сложные углеводы — клетчатку. Переход на белковое «питание» может случаться и на Земле, например при плохом рационе или синдроме ленивого кишечника. Но в космосе за этим стоит другой механизм.

Соавтор исследования Хенрик Роугер, руководитель группы микробиома и метаболомики университета, связывает это с замедлением работы кишечника в невесомости. Пища дольше задерживается внутри, клетчатка успевает почти полностью расщепиться, и бактериям остаётся переключаться на белок.

Диета — не главная причина

Учёные также проверили влияние питания: изменения в потреблении кофеина, рыбы и жиров действительно связаны с частью метаболических сдвигов. Но на диету пришлось меньше трети всех выявленных изменений. Основным фактором осталась именно микрогравитация.

Запор — далеко не единственная проблема пищеварения на орбите. По данным NASA, астронавты также сталкиваются со вздутием живота, несварением и изжогой. При этом большинству запор доставляет лишь неудобство, но кому-то приходится принимать слабительные — они входят в стандартную аптечку почти всех миссий, включая недавний полёт Artemis II.

Чем опасно избыточное брожение белка

Соавтор исследования Ларс Ове Драгстед, глава отдела превентивного и клинического питания университета, отметил, что продукты ферментации белка нередко связывают с негативными последствиями для здоровья — повреждением почек, влиянием на настроение и снижением концентрации внимания. Со стороны кишечника избыток таких соединений также связывают с воспалением и ослаблением слизистой оболочки.

Речь идёт в том числе об аммиаке и сероводороде.

При коротких полётах эти вещества, скорее всего, не успевают накопиться до опасного уровня. Но при длительных миссиях — например, во время будущих полётов к Марсу — концентрация подобных метаболитов может вырасти значительно сильнее.

Что дальше

Пока неясно, как на ферментацию белка повлияет длительное пребывание в условиях сниженной, а не полностью отсутствующей гравитации — например, на будущей лунной базе NASA. Нынешнее исследование охватывало только относительно короткие пребывания на МКС.

Среди возможных мер — рацион с большим количеством клетчатки, приём пробиотиков, а также стимуляция перистальтики, то есть волнообразных сокращений кишечника, которые продвигают пищу и отходы по пищеварительному тракту. Это можно делать с помощью массажа или медикаментов.

По словам Роугера, такие меры помогут снизить ферментацию белка, сохранить здоровую микрофлору кишечника и избежать связанных с этим осложнений.

Исследователи полагают, что дальнейшее изучение космического запора может пригодиться и на Земле — в частности, для пациентов на длительном постельном режиме, у которых запоры возникают по схожим причинам.