Как микрогравитация влияет на пищеварение астронавтов: новые открытия

Астронавты на Международной космической станции (МКС) сталкиваются с проблемой запоров, и теперь ученые могут объяснить, почему это происходит. Новое исследование, проведенное с участием 52 астронавтов, показало, что микрогравитация замедляет движение пищи по кишечнику, что может объяснять частые случаи запоров в космосе. Эти результаты могут помочь в разработке диетических стратегий для поддержания нормального функционирования пищеварительной системы астронавтов во время будущих миссий на Луну и Марс, а также предоставить новые подсказки о пищеварительных проблемах на Земле.

Изменения в пищеварении в космосе

Запор является распространенной проблемой среди астронавтов, однако механизмы, происходящие в кишечнике во время космических полетов, оставались недостаточно изученными. Для исследования ученые из Копенгагенского университета и NASA проанализировали образцы крови астронавтов, собранные до, во время и после их миссий на МКС. Георгия Ла Барбера, соавтор исследования и доцент кафедры питания, физической активности и спорта, отметила: "Мы наблюдаем изменения в образцах крови астронавтов, которые указывают на то, что кишечные бактерии начинают более активно ферментировать белки в течение нескольких недель после прибытия астронавтов в космос, и это изменение продолжается до их возвращения на Землю".

Методология исследования

Исследователи использовали метод метаболомики для измерения маломолекулярных соединений в крови, что позволило получить биохимическую картину того, как организмы астронавтов и их микробы реагируют на условия космического полета. В общей сложности было проанализировано 488 образцов плазмы от 52 астронавтов, которые провели от двух до девяти месяцев на орбитальной станции с 2006 по 2018 год. Ученые выявили изменения примерно в 40 циркулирующих соединениях во время космического полета, включая метаболиты, образующиеся при ферментации белков кишечными бактериями. Эти соединения увеличивались во время пребывания астронавтов в космосе, что указывает на то, что пища проводила больше времени в кишечнике.

Микробиом и замедление пищеварения

Обычно бактерии в толстой кишке ферментируют клетчатку и углеводы для получения энергии. Однако при замедлении пищеварения углеводы могут истощаться, что приводит к тому, что микробы начинают расщеплять больше белков и производить другие метаболиты, которые могут попадать в кровоток. Изменения наблюдались вскоре после прибытия астронавтов в космос и в основном исчезали в течение нескольких дней после их возвращения на Землю, что предоставляет биохимические доказательства замедления пищеварения в космосе.

Влияние диеты и рекомендации

Различия в диете, включая потребление кофеина, рыбы и жиров, объясняли менее одной трети метаболических изменений, что указывает на то, что диета не могла полностью объяснить наблюдаемый эффект. Хенрик Роагер, соавтор исследования, добавил: "Отсутствие гравитации в космосе, вероятно, замедляет движение пищи через кишечник, и это соответствует тому, что мы наблюдаем признаки увеличенной ферментации белков". Исследователи предполагают, что одним из возможных решений может быть увеличение потребления клетчатки. Увеличение потребления медленно ферментируемых углеводов может дать кишечным микробам больше углеводов для переработки и уменьшить их зависимость от ферментации белков.

Перспективы для будущих миссий

Понимание того, как микрогравитация влияет на пищеварение и кишечные бактерии, может помочь поддерживать здоровье астронавтов во время все более длительных миссий на Луну и Марс. Кроме того, это исследование может предоставить новые подсказки для лечения пищеварительных проблем на Земле, показывая, как замедление движения пищи через кишечник изменяет активность микробов. Исследования здоровья астронавтов в условиях микрогравитации также дали ценные знания для людей на Земле. Например, потеря костной массы у астронавтов происходит гораздо быстрее, чем у людей на Земле, и усилия по предотвращению этой потери помогли ученым лучше понять остеопороз и возрастные изменения в костях. Исследования в области космической медицины также предоставили данные о потере мышечной массы, здоровье сердечно-сосудистой системы и изменениях в иммунной системе, связанных с возрастом и заболеваниями. Результаты исследования были опубликованы 29 июня в журнале Nature Communications.