Российские ученые установили причину проблем с ЖКТ в невесомости

Нарушение работы гладких мышц органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) животных после длительного пребывания их в невесомости установили в ходе экспериментов ученые Российского университета дружбы народов (РУДН) вместе с коллегами из НИИ экспериментальной биологии и медицины Воронежского государственного медицинского университета (ВГМУ) им. Н. Н. Бурденко, 31 марта сообщают «Известия».

Данные о снижении активности гладких мышц органов ЖКТ у человека и животных ученые получили в ходе изучения образцов тканей грызунов, побывавших на орбите. Результаты экспериментов помогут специалистам лучше понять, как и почему происходят изменения в организме космонавтов во время длительных полетов, и позволят найти методы борьбы с вредным влиянием невесомости на пищеварительную систему человека.

Директор научно-образовательного ресурсного центра инновационных технологий иммунофенотипирования, цифрового пространственного профилирования и ультраструктурного анализа РУДН Дмитрий Атякшин пояснил решаемую учеными проблему:

«Чтобы разрабатывать пилотируемые полеты, нужно учесть факторы, влияющие на здоровье космонавтов. Условия микрогравитации воздействуют на большинство физиологических функций организма и способны вызывать в ряде случаев существенные изменения, поэтому именно к ним приковано внимание большинства космических биологов, физиологов и медиков. Гладкомышечная ткань принимает активное участие в развитии адаптации и патологических состояний, включая условия орбитального полета. Но, несмотря на это, механизмы ее чувствительности к условиям невесомости до сих пор остаются практически неисследованными».

Чтобы понять, что происходит в ЖКТ организма в условиях длительного воздействия невесомости, ученые исследовали гладкие мышцы дна желудка и тощей кишки (средний отдел тонкой кишки) у грызунов, находившихся на орбите в условиях микрогравитации несколько недель.

Это были мыши, которые пробыли в 30-суточном космическом полете на борту биоспутника «БИОН-М» № 1 и монгольские песчанки, 12 дней находившиеся в космосе на борту космического аппарата «Фотон-М» № 3.

Ученые установили, что космический полет привел у грызунов к снижению выработки белка α-гладкомышечного актина (αSMA), участвующего в сокращении гладкой мускулатуры. Так, мышцы желудка монгольских песчанок потеряли 15% αSMA по сравнению с их собратьями на Земле.

Так как было необходимо убедиться, что виновата в этой потере именно невесомость, исследователи провели дополнительные тесты, которые исключили другие причины. Дмитрий Атякшин так дополнил свои пояснения:

«Снижение внутриклеточной выработки актина в мышцах желудка и тощей кишки указывает на высокую гравитационную чувствительность сокращения полых органов пищеварения. Это ставит новые задачи перед космической гастроэнтерологией и делает целесообразным продолжение данного направления исследований. Полученные результаты необходимо учитывать для нивелирования неблагоприятного воздействия биологических эффектов факторов, которые сопровождают космонавтов во время длительных орбитальных миссий на борту МКС».

По словам заведующей лабораторией экспериментальных биологических моделей НИИ экспериментальной биологии и медицины ВГМУ им. Н. Н. Бурденко Татьяны Самойленко, космонавты много раз описывали ученым, как работает их пищеварительная система на орбите. Среди необычных для Земли симптомов они отмечали кровенаполнение, ухудшение эвакуаторной функции ЖКТ и ряд других неприятных ощущений.

Поскольку у ученых на орбите нет доступа к внутренним тканям человека, они проводят эксперименты на животных, с целью выяснить, какие изменения на молекулярном уровне происходят у них в невесомости. Однако, каким образом космонавты могут избежать неприятных состояний их ЖКТ, исследователи пока не знают.

«Гладкомышечная ткань — это, по сути, оболочка желудка, с помощью которой происходят все его сокращения. Мышцы на руках можно нагружать специальными упражнениями, но мышцы желудка так стимулировать не удастся, — отметила Татьяна Самойленко. — Мы проводили дополнительные исследования, когда животные находились в космосе, и такая же группа на Земле. Им создавали условия измененной гравитации и одинаково кормили разными видами корма. В результате мы выяснили, что характер пищи никак не влияет на изменения в гладкой мускулатуре».

Поскольку ученые пока не видят возможности бороться с этими проблемами у космонавтов с помощью диеты или специальных физических упражнений, они сосредоточились на возможностях лекарственной терапии.

Недостатком проведенных исследований было то, что ученые не могли непосредственно наблюдать процесс изменения в тканях — доступ к животным они получили лишь после их возвращения с орбиты. Однако они обнаружили, что к нормальному состоянию органы ЖКТ грызунов вернулись не сразу по окончании полета. Даже через неделю на Земле они наблюдали у грызунов проблемы с работой ЖКТ.

В дальнейших планах исследователей, рассказала Татьяна Самойленко, изучение микроокружения клеток гладкой мускулатуры, чтобы понять, что происходит при невесомости в соседних клетках.

Результаты ученых из РУДН подтверждаются с данными экспериментов, проведенных на борту МКС. Как рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории питания и гастроэнтерологии «Государственного научного центра Российской Федерации — Института медико-биологических проблем РАН» (ГНЦ РФ — ИМБП РАН) Борис Афонин, в этих экспериментах изучались изменения в пищеварительной системе космонавтов в условиях космического полета.

Для этих целей они использовали гастроэнтерограф, записывающий электрическую активность желудочно-кишечного тракта, а именно частоты, специфичные для желудка, двенадцатиперстной, подвздошной, тощей кишки и толстого кишечника.

Сначала ученые провели исследования с участием людей на Земле, имитируя состояние невесомости, и получили в результате возрастание электрической активность пищеварительной системы. Но проведенные аналогичные эксперименты в космосе подтвердили результаты, полученные ранее на животных — у людей произошло сильное, до 30%, снижение активности ЖКТ у человека.

По словам Бориса Афонина, проблема в том, что в условиях невесомости пища в организме не имеет веса, то есть отсутствует гравитационная составляющая обычной работы системы пищеварения.