Tento článek je součástí Výhled přírody: VizeRedaktně nezávislý doplněk vyrobený s finanční podporou od Astellas Pharma. O tomto obsahu.
V příštích 15 letech NASA doufá, že zahájí misi na Mars. Dlouhá cesta však představuje výzvu – v neposlední řadě z tajemného onemocnění, které mění zrak astronautů. Strávit dlouhé období v mikrogravitaci prostoru může vést ke změnám v oku, včetně otoku v oblasti, kde se optický nerv sahá na mozek; zploštění zadní části normálně kulatého orgánu; vrásky, které se objevují na zadní straně sítnice; a posuny v indexu lomu, který mění způsob zaostření oka. Společně byly tyto změny označeny neurookulárním syndromem spojeným s kosmickou letoun (SANS). Přes více než deset let studia vědci stále neví přesně, co to způsobuje, kdo je vystaven nejvyššímu riziku nebo jak tomu zabránit.
Tyson Brunstetter, letecký optometrista v Johnson Space Center v Houstonu v Texasu, sloužil v americkém námořnictvu, když četl první zprávu o syndromu, v roce 2011. Podmínka považovala za fascinující, ale nepovažoval ji za hlavní překážku v kosmickém letu. „Řekl jsem:“ Je to NASA. “ Zjistí to za šest měsíců “. A přesto tady jsem, součástí týmu, který se snaží přijít na to, co přesně se děje. “
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
NASA zvažuje bez jednoho ze svých „červených rizik“ pro misi na Mars, kvůli své potenciální závažnosti a počtu astronautů, které by mohly být vystaveny. Mezi další rizika s vysokou prioritou patří expozice radiace, změny v duševním zdraví a potíže s udržováním přiměřené výživy.
Ačkoli byly v očích astronautů detekovány některé změny po pouhých deseti dnech ve vesmíru, lékaři si myslí, že riziko se zvyšuje, protože se tráví více času v mikrogravitaci. Doposud byl Sans problémem většinou pro lidi, kteří dělají šestiměsíční body na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Mnohem delší cesta na Mars – zhruba devět měsíců v každém směru – by mohla způsobit poškození, které narušuje schopnost astronautů vidět, co dělají, možná trvale.
Ne každý, kdo jde do vesmíru, se vyvíjí sans. Přibližně dvě třetiny astronautů na dlouhých misích se změny ISS zažívají ve zrakové ostrosti, zejména pro detailní vidění. Pouze asi jedna pětina takových případů je považována za dostatečně vážnou, aby získaly označení sans. Změny, které mohou být detekovány během vyšetření, jako je zvětšená slepá skvrna a zesílená sítnice v důsledku otoku, kde se optický nerv spojuje k sítnici (známé jako otok optic-disc), je nepravděpodobné, že by to zasažená osoba zaznamenala.
Zdá se, že většina změn spojených se syndromem se po návratu na Zemi odhodlá. I ty nejzávažnější případy otoku odhodlání po asi 12 měsících v normální gravitaci, říká Brunstetter. A ačkoli oční zploštění a posuny refrakčního indexu mohou být trvalé, tyto změny mohou být kompenzovány čočkami na předpis. NASA ve skutečnosti dodává astronauty s tím, co nazývá skelé z různých sil různých sil v případě, že se jejich vidění během mise posune. „Nikdo kvůli sans neměl trvalou ztrátu zraku,“ říká Brunstetter.
Na ISS používá Evropská kosmická agentura (ESA) astronaut Matthias Maurer oční čočka připojená k tabletu k posílání fotografií jeho sítnice. Tyto obrazy byly pořízeny jako součást projektu sítnice ESA a německého leteckého centra.
Znepokojuje však to, že delší mise by mohly zhoršit problémy. Pokud edém Optic-Disc pokračuje dostatečně dlouho, může se rozšířené slepé místo začít zasahovat do vidění, říká Brunstetter. Vrásky, známé jako choroidní záhyby, by se také mohly stát otázkou. Tito mají tendenci se držet poté, co se astronauti vrátili domů. Brunstetter doposud říká, že záhyby neovlivnily vizi někoho, snad proto, že se nestaly v části oka, kde by mohly způsobit problémy. Ale delší pobyt ve vesmíru může zvýšit počet záhybů, a proto potenciálně zkreslit vidění stejným způsobem jako zmačkaný filmový film o výsledek deformuje výslednou fotografii. „Problém s tím je, že je nemůžete jen napravit tím, že nasadíte jiný pár brýlí,“ říká.
Přicházet k hlavě
Hlavním podezřelým z příčiny SANS je posun tekutiny, ke kterému dochází v mikrogravitaci. Na Zemi gravitace táhne krev a mozkomíšním mozkovým tekutinou směrem k zemi, zatímco srdce a další svaly je tlačí po celém těle. Bez gravitace se v hlavě shromažďuje více tekutin než obvykle.
Když poprvé popsali syndrom v roce 2011, vědci NASA si mysleli, že by to mohl být způsoben zvýšeným tlakem v hlavě z přebytečné tekutiny. To by však nevysvětlovalo, proč se problémy stávají klinicky významnými pouze u některých astronautů. „Kdyby to bylo tak jednoduché, jak jdete do letu a tekutina jde do vaší hlavy, stalo by se to všem,“ říká Scott Smith, odborník na výživu v Johnson Space Center, který studuje bez. Zdá se také, že tlak v hlavě není dostatečně vysoký, aby tyto změny způsobil – alespoň ne samo o sobě.
„Pokud se mýlíme, vše, co jsi udělal, je dát lidem vitamíny a učinili jejich čůrání žlutě.“ —Scott Smith, odborník na výživu
Brunstetter si myslí, že je možné, že mírný nárůst tlaku by mohl způsobit problémy, pokud by se udržoval po dostatečně dlouhou dobu. Posun tekutiny způsobuje, že krevní cévy v hlavě k bobtnání, což by mohlo ovlivnit přísun krve do zadní části oka, říká. Další možností je, že mění metabolickou aktivitu v buňkách, například narušením výměny sodíku, naznačuje Joshua Ong, oftalmolog na Michiganské univerzitě v Ann Arbor, který se specializuje na kosmickou medicínu. Ann Tsung, letový chirurg NASA, v současné době hledá souhlas, aby testoval, zda agonisté GLP-1-drogy, které získaly rozsáhlou pozornost pod jmény, jako je ozempij a Mounjaro jako ošetření cukrovky a obezity-mohou léčit sans snížením intrániálního tlaku.
Dalším potenciálním viníkem je oxid uhličitý, jehož vysoká hladina zvyšuje průtok krve v mozku a může dále zvyšovat tlak. Úroveň CO2 je obecně vyšší v ISS než zpět na Zemi a může být stále vyšší v spacích kompartmentech. Studie na Zemi, ve kterých dobrovolníci leží s hlavou nakloněnou po dobu jednoho měsíce nebo více, aby simulovali mikrogravitaci, naznačily, že vysoké hladiny CO2 zvyšují příznaky SAN. Míra SANS však neklesla, protože inženýři se zlepšili v drhnutí CO2 ze vzduchu ISS.
Smith má podezření, že sans zahrnuje souhru CO2, nedostatek vitamínů a genetiky. On a jeho tým zjistili, že astronauti, kteří se vyvíjejí sans, mají vyšší úrovně aminokyseliny známé jako homocystein než ti, kteří se tomuto syndromu vyhýbají. Je známo, že vysoké hladiny této aminokyseliny zvyšují riziko onemocnění koronárních tepen a krevních sraženin a mohou být výsledkem stravy nedostatečné kyseliny listové nebo vitaminu B12. Homocystein je také zapojen do funkce živých buněk známých jako jedno uhlíková cesta a další studie odhalila rozdíly v genů souvisejících s touto metabolickou funkcí mezi oběma skupinami astronautů. Byly identifikovány čtyři „alely rizik“; Astronauti s alespoň třemi z nich viděli, že tloušťka jejich sítnic se mění více než ti s pouze jednou nebo dvěma alely. „Domníváme se, že se děje, že jejich genetika způsobuje, že mají vyšší požadavky na tyto vitamíny, což je činí tím, co bychom nazvali funkčně nedostatečným,“ říká Smith.
Další důkaz této myšlenky přišli s laskavým svolením některých starých poznámek. Smith a jeho tým zjistili, že před několika lety, astronaut, který vyvinul některé z nejvýznamnějších příznaků sans, jaké kdy byly hlášeny, léčili letové chirurgové NASA vitamíny – nápad, který získali z Smithovy týmu. Zúčtování sítnice astronauta se po léčbě snížilo. Když Smith později prozkoumala své geny, zjistil, že má všechny čtyři rizikové alely.
To není přesvědčivý důkaz, říká Smith. „Je to případová studie.“ Nemůžete nic dokázat. Ale je to určitě zajímavé. “ Shodou okolností se hladiny CO2 ve stanici také snížily během času astronauta. Tyto události však vedly k prospektivní studii, ve které bude vitamíny dáno 16 astronautů v několika misích, aby se zjistilo, zda to ovlivňuje jejich pravděpodobnost rozvoje SANS. „Pokud se mýlíme, vše, co jste udělali, je dát lidem vitamíny a učinili jejich čůrání žlutě,“ říká Smith. Ale pokud mají pravdu, říká, že se chystají zmírnit jedno z červených rizik NASA.
Vzdorující mikrogravitaci
Opatření, která zabrání SANS, mohou mít mechaničtější formu, přičemž vědci se snaží působit proti účinkům mikrogravitace na tělo. Ruská kosmická agentura má zařízení na palubě ISS nazvané oblek Chibis, který obklopuje spodní část těla a používá vakuum k natáčení nějaké tekutiny zpět dolů k nohám. Ale vybavení je objemné a čas, kdy lidé stráví uvnitř, musí být přizpůsoben jejich fyziologii. Astronauti mohou také nosit venokonstriktivní stehenní manžety, které působí jako volné turnikety, což brání krvi v žilách, aby vytékala z nohou příliš rychle, aniž by narušila tok arteriální krve. Všechna tato protiopatření vyžadují další testování.
Mikrogravitace může astronauty způsobit další problémy kromě SANS, včetně ztráty svalové hmoty a hustoty kostí. Komplexnějším přístupem, který by mohl chránit i před těmito problémy, by mohlo být poskytnutí umělé gravitace, říká Ethan Waisberg, lékař na University of Cambridge ve Velké Británii. Koncept je známý ve sci -fi, zejména ve filmu z roku 1968 2001: Space Odysseyve kterém astronauti na lodi vázané na Jupiter Jog v centrifuge vytvořené jejich točícími obytnými prostory, aby udrželi své svaly ve formě. „Simulací gravitační síly Země,“ říká Waisberg, „můžeme obnovit normální rozdělení tekutin v našich astronautů.“
Budování odstředivky do kosmické lodi nebo točení celého plavidla představuje technické výzvy. Čím menší je obvod odstředivky, tím rychleji by se musel točit, aby napodobil gravitaci Země, a rychlé točení mohlo způsobit závratě v astronauttech. Velká centrifugace by však zvýšila hmotnost, náklady a složitost kosmické lodi. Waisberg říká, že menší, méně komplikovanou alternativou může být lidská centrifugace, ve které astronaut prodává kolo kolem kola, jako křeček cvičí v kleci.
Navzdory obtížím při hledání příčiny a léčby SANS Smith říká, že vědci budou neustále lovit odpovědi. „Je tu spousta lidí s nápady,“ říká. „Kdyby to bylo jednoduché, někdo by to teď přišel.“
