На Конференции по экспериментальной биологии 2013, проходящей сейчас в Бостоне, группа военных медиков из исследовательского центра армии США форта Детрик в штате Мэриленд представила результаты почти двухлетних исследований воздействия невесомости на иммунитет человека. Все это время они изучали поведение культуры человеческих клеток, совершивших вместе с четырьмя космонавтами путешествие в космос на борту шаттла «Атлантис» во время его последнего рейда на МКС и подвергшихся атаке патогенов. Исследователи заявляют, что их результаты смогут, в частности, помочь в разработке новых методов лечения септического шока.
В космосе становятся хрупкими кости, слабеет зрение, наконец, ослабляется иммунитет. Это было замечено учеными с тех самых пор, как люди стали проводить в космосе больше двух месяцев. Фактически космонавты возвращались на Землю больными, однако вскоре их иммунная система восстанавливалась. К этой проблеме ученые проявляли пристальное внимание, а сейчас, когда речь заходит уже о дальних космических перелетах, они занялись ею еще серьезнее. Так, пару месяцев назад исследователи космического центра НАСА в Хьюстоне объявили о результатах обследования 22 астронавтов, которые провели на МКС шесть месяцев.
В ходе полета у всех отмечалось постоянное падение иммунитета, неуклонно снижалась концентрация Т-лимфоцитов и помимо всего прочего их способность вырабатывать интерлейкин-2, один главных медиаторов воспаления и иммунитета.
Разобраться с тем, почему именно падает иммунитет в космосе, довольно сложно, так как здесь одновременно задействовано слишком много неблагоприятных факторов — в первую очередь это постоянная радиация, длительная изоляция, невесомость, нарушение циркадных биоритмов и постоянный физиологический стресс.
Исследователи команды из форта Детрик доставили на борт «Атлантиса» в день его последнего старта сосуд с культурой эндотелиальных клеток (клеток, выстилающих внутреннюю поверхность кровеносных сосудов). Их выдерживали в невесомости 6 суток, после чего к культуре был добавлен токсин липополисахарид (ЛПС), играющий центральную роль в развитии сепсиса. Токсин входит в состав оболочки так называемых грамотрицательных бактерий, он ухудшает заживление ран и позволяет бактериям вызывать сильное воспаление и затем септический шок. Главной целью всей этой операции было изучить сложный молекулярный каскад событий, происходящих в эндотелиальных клетках человека в ответ на появление ЛПС. Одновременно то же самое производилось с контрольной культурой клеток, оставшейся в условиях обычного земного тяготения.
По словам ученых, при добавлении токсина клетки повели себя ненормально и не самым лучшим образом организовали иммунный ответ:
«Они были так заняты тем, чтобы справиться с новой для них гравитационной ситуацией, что почти проиграли битву против пришельцев».
В принципе, это было ожидаемо, но поведение клеток неожиданно напомнило специалистам то, что они уже видели раньше. Некоторое время назад та же команда медиков изучала поведение иммунной системы армейских рейнджеров (спецподразделения, выполняющие разведывательные и диверсионные функции). Они брали образцы крови у солдат до, во время и после интенсивных тренировок, и то, как иммунная система реагировала на происходящее, очень напоминало ее борьбу с ЛПС в условиях невесомости.
Невесомость и стресс, таким образом, оказались связаны на молекулярном уровне.
Так или иначе, клетки, попавшие в условия космоса, частично утратили способность организовывать иммунный ответ на вторжение патогенов. Кроме того, микрогравитация изменила темп роста кровеносных сосудов и активизировала гены, вовлеченные в развитие ревматоидного артрита, роста опухолей и заживление ран. Что же касается септического шока — главной цели военных медиков, то у них есть огромный поток еще до конца не обработанных данных, в которых, по словам главы исследования Раши Хаммамие, находится ключ к терапии этого очень серьезного осложнения инфекционных заболеваний, которое, кстати, встречается все чаще. В земных условиях иммунитет все-таки обычно побеждает. В невесомости силы почти равны, и здесь могут адаптационно возникать новые механизмы защиты, которые, возможно, приведут ученых к нестандартным путям лечения этого состояния.