Ez az út felér egy halálos ítélettel

2018.10.02. 05:59

A legújabb állatkísérletek alapján a hosszú ideig tartó űrutazások komoly veszélyt jelentenek az asztronauták szervezetére. A szakemberek most éppen azt nézték, a galaktikus kozmikus sugárzás befolyással van-e az emésztőszervrendszer egészséges működésére, és aggasztó információkhoz jutottak. Az eredményekről a kutatásban résztvevő egyik tudóst kérdeztük.

Amikor a Mars meghódításáról esik szó, többnyire a nagyteljesítményű hajtóművek, illetve a tágas, kényelmes űrhajók tervezésének kihívásai kerülnek előtérbe. A program egészségügyi vonatkozásai azonban legalább ennyire fajsúlyosak, kezdve a pszichológiai tényezőktől az emberi testet érő megterhelésekig. Márpedig közelmúltbéli kutatások szerint utóbbiaktól nagyon sok félnivalónk van.

A Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) tudományos folyóiratban közzétett legújabb publikáció alapján a galaktikus kozmikus sugárzás (GCR) jelentősen roncsolhatja az emésztőcsatorna szövetét, ezzel pedig hosszútávon megváltoztathatja az azt alkotó sejtek funkcióit. Nem nehéz kitalálni, mi lesz ennek a nem kívánt hatásnak a vége: alaposan megnő a kockázata annak, hogy a gyomor- és bélrendszerben daganatsejtek fognak burjánzani.

A friss felfedezés csak egyike a felmerülő kockázatoknak. A kutatást jegyző csapat korábbi munkájában már rámutatott arra, hogy a kozmikus sugarak nagyenergiájú nehézionjai az agyszöveteket is roncsolják, illetve felgyorsítják a hosszabb űrutazásokra vágyó asztronauták öregedését. A veszélyes részecskék azért nem fenyegetik a földlakókat, mert minket bolygónk globális magnetoszférája védelmez, értelemszerűen ugyanakkor az űrutazók nincsenek hasonló védelemmel ellátva (legalábbis egyelőre hatékony árnyékolást nem tudtak kitalálni).

Űrállomás kering a Mars körül (művészi illusztráció)Forrás: Science Photo Library

Komoly kockázatot jelentene egy emberes Mars-misszió elindítása

Nehézionoknak a teljesen, vagy majdnem teljesen ionizált nehéz atomokat nevezzük. Különösen erős romboló mivoltuk nagy tömegükből következik. A rendelkezésre álló technika nem elég fejlett ahhoz, hogy ezt a fenyegetést kivédje és bár gyógyszerekkel elméletileg ellensúlyozni lehetne a károsító hatásokat, egyetlen ilyen készítmény sem lett eddig kifejlesztve. Míg a rövid űrutazások – például a Holdra szállás – alkalmával nem sérülnek olyan mértékben az űrhajósok szövetei, hogy az komolyabb egészségkárosodást idézne elő, egy Mars-utazás, vagy egy mélyűrbe irányuló emberes küldetés már alaposan megterhelné a testet.

Forrás: SpaceX

Egereken mutatták be, mi történne az emberrel

De miként is károsítják az emésztőszerveket az űr mélyéről érkező részecskék. Erről a Georgetown Egyetem és Orvosi Központ molekuláris biológusa, Kamal Datta professzor mesélt lapunknak. A szakértő a NASA egyik tudományos részlegének kutatómunkájában, projektvezetőként is közreműködik.

„A bélrendszerben az epiteliális sejtek (az a sejtréteg, ami felszívja a hasznos anyagokat és nem engedi át a károsakat) folyamatosan, 3-5 naponta cserélődnek, nagyjából úgy, ahogyan azt a bőrön is megfigyelhetjük – mondta az Origónak Datta. – Létezik egy kúpszerű edényre emlékeztető struktúra, amelyet kriptának nevezünk. Az epiteliális sejtek osztódása a kriptákban történik, majd innen vándorolnak a vékonybélben lévő villusokba, azaz nyúlványokba, a vastagbélben pedig a belső felszínre. A bélrendszerben az új sejtek migrációját számos molekuláris folyamat szabályozza, ilyen például a sejtosztódásnak, a sejtek közötti kölcsönhatásnak, illetve a sejt és az extracelluláris mátrix (a kötőszöveti sejteket körülvevő, fehérjékből és szénhidrátokból felépülő hálózat) interakciójának koordinálása.”

Mi egerek vékonybeléből alkotott modellrendszeren demonstráltuk, hogy a kozmikus sugárzás megzavarja az irányított sejtvándorlásban résztvevő jelzőmolekulák/fehérjék működését – mutatott rá a kísérlet lényegére Datta. A módosulás akadályozza az epiteliális sejtek kicserélődését, ezzel párhuzamosan a gyomor- és bélrendszer korrekt funkcionálását.

A rágcsálókat a NASA űrsugárzással foglalkozó laboratóriumában tették ki kis dózisú sugárzásnak. Az állatokat három csoportra osztották: az elsőben vasionokkal, a másodikban gamma-sugarakkal bombázták az egereket. A harmadik volt a kontrollcsoport, az ebbe tartozó emlősöket nem tették ki sugárterhelésnek. A kísérleti egereket végül az egyetemre szállították, ahol összevetették a három csoport képviselőit.

Kiderült, hogy a nehézionokat kapó rágcsálók bélsejtjei nem megfelelő módon szívták fel a tápanyagokat, emellett rákos elfajulásra hajlamos polipokat is képeztek. A vasionok számos sejtben DNS-károsodást váltottak ki, ami csak növelte az elöregedett, és így normális osztódásra képtelen sejtek számát.

Vastagbél daganatos sejtjeForrás: Science Photo Library/KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Kateryna Kon/Science Photo Libra

„Sikerült egy kiválóan működő modellt alkotni”

„Habár az állatkísérletekből származó adatok alapján nehéz értelmezni, vajon az emberi szervezet is hasonlóképpen fog-e viselkedni, jelenleg ez az egyetlen metódus, hogy a hosszú űrutazások alatt tapasztalható kozmikus sugárzás testre gyakorolt hatásait in vivo (élő szervezeten belül) tanulmányozzuk. Ebben a pillanatban ez az egyetlen olyan tanulmány, ami a bélrendszer sejtjeinek migrációját vizsgálja és további hosszú távú vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy a probléma orvoslására megfelelő gyógyszereket, vagy más, védelmi célokat szolgáló technikát fejlesszünk – magyarázta a professzor.

Eredményeink alapján egy olyan működő modellt javasoltunk, ami szerint a kozmikus sugárzás ingerli az öregedő sejteket és ezekből olyan jelátvitelt vált ki, ami hozzájárul a hosszú távú oxidatív stresszhez és DNS-károsodáshoz; e pusztító események sérülési válaszreakciók sorát indítják be, s ezek egyenes utat jelentenek a késleltetett sejtmigrációhoz és a tumorok képződéshez – mondta Datta.

Útban a Mars felé (illusztráció)Forrás: Sputnik/RIA Novosti/Alexander Mokletsov

A biológus hozzátette: a laboratóriumban folytatni fogják azoknak az emésztőszervrendszert romboló molekuláris eseményeknek a feltérképezését, amik a kozmikus sugárzás miatt következnek be.

Az agy és az emésztőszervrendszer szövetein kívül más szervek sejtközösségei is veszélyben lehetnek, így a kutató szerint ezeket is vizsgálni kell majd, mielőtt egy emberek részvételével zajló nagyszabású űrexpedíció elindulna.