Длительное пребывание в космосе создает серьезную нагрузку на организм человека. Особенно ученых беспокоит сердце: невесомость меняет движение жидкостей в организме и работу сердечно-сосудистой системы. Перед будущими полетами на Марс специалисты NASA пытаются понять, насколько хорошо регулярные физические нагрузки защищают организм от этих изменений.
Новое исследование, опубликованное в журнале Circulation, дает повод для осторожного оптимизма. Международная группа ученых наблюдала за 13 астронавтами, которые провели около шести месяцев в космосе. Во время полета они самостоятельно выполняли эхокардиографию — ультразвуковое исследование сердца.
Полученные снимки позволили проследить, как меняются размеры и работа сердца при переходе от земной силы тяжести к невесомости, а затем после возвращения на Землю. Исследователи также изучали реакцию организма в условиях, имитирующих гравитацию Марса.
В первые месяцы пребывания в космосе структура и работа сердца действительно менялись. Однако со временем эти изменения стабилизировались.
После возвращения на Землю показатели сердечно-сосудистой системы астронавтов снова пришли в норму. Авторы исследования считают, что важную роль в этом сыграли регулярные физические нагрузки, которые астронавты выполняли во время полета.
Особенно обнадеживающим результат оказался при моделировании условий Марса. После шести месяцев в невесомости ни у одного участника не обнаружили сердечно-сосудистой реакции, которая была бы сильнее реакции организма в вертикальном положении на Земле.
Кардиолог Бенджамин Левайн, консультирующий NASA, назвал этот результат очень обнадеживающим.
На Земле сила тяжести влияет на распределение жидкости в организме. В условиях микрогравитации этот механизм меняется: кровь и другие жидкости начинают перемещаться по-другому, в том числе меняется их движение к сердцу и от него.
Из-за этого могут изменяться форма стенок сердечных камер и характер работы сердца при перекачивании крови.
Физические нагрузки позволяют частично противостоять этим изменениям. Поэтому упражнения и силовые тренировки рассматриваются как один из главных способов поддерживать организм астронавтов в рабочем состоянии во время длительных космических полетов.
Сейчас полет человека на Марс планируется примерно на 2035 год. Предполагается, что миссия будет включать два шестимесячных перелета в условиях невесомости, между которыми астронавты проведут около 18 месяцев на поверхности Красной планеты.
Воздействие невесомости на кости и мышцы уже хорошо изучено: длительное отсутствие нагрузки приводит к их ослаблению. Но перед специалистами стоит и другая проблема.
После многомесячного пребывания в космосе экипажу придется впервые оказаться в условиях марсианской гравитации и сразу приступить к работе. В этот момент важно, чтобы сердце и сосуды могли нормально справляться с изменившейся нагрузкой.
Есть и более серьезный сценарий. Левайн напоминал об этом в своей лекции 2024 года.
За всю историю космической программы США смерти астронавтов происходили из-за отказов оборудования, однако это не означает, что медицинские чрезвычайные ситуации исключены. В январе NASA впервые пришлось проводить медицинскую эвакуацию.
Большинство астронавтов — люди среднего возраста, поэтому при возникновении тяжелого заболевания одной из наиболее вероятных причин серьезного состояния может стать проблема с сердечно-сосудистой системой.
Именно поэтому ученые хотят оценивать не только частоту пульса и артериальное давление, но и непосредственно состояние сердца.
Раньше исследователи в основном судили о состоянии сердечно-сосудистой системы по косвенным показателям — например, по пульсу и артериальному давлению.
В новом исследовании пошли дальше. Астронавтов научили самостоятельно проводить эхокардиографию прямо во время космического полета.
Отправлять в космос специалиста по ультразвуковой диагностике для такого наблюдения невозможно. Поэтому NASA использует дистанционное сопровождение.
Специалист на Земле по видеосвязи объясняет астронавту, куда поставить датчик, как его повернуть и под каким углом расположить. После этого астронавт задерживает дыхание, выполняет необходимые действия и сохраняет полученное изображение.
По словам Левайна, такой подход позволяет получать снимки сердца исследовательского качества.
При этом ученый не считает астронавтов какими-то исключительными с точки зрения физических возможностей людьми.
Левайн отмечает, что члены экипажей — замечательные люди, но сами по себе они не являются какими-то уникальными физическими образцами. Поэтому полученные данные представляют интерес и с более общей точки зрения: они помогают понять, как человеческий организм приспосабливается к длительному отсутствию привычной земной нагрузки.
По мнению Левайна, при подготовке транспорта для будущей марсианской миссии необходимо предусмотреть оборудование для поддержания всего организма.
Речь идет не только о сердце. Физические нагрузки должны помогать сохранять мышцы, кости, мозг и психическое состояние человека.
На Международной космической станции уже используются беговая дорожка, велотренажер и система для силовых упражнений. Во время миссии Artemis II астронавтам также понравилось заниматься на специальном устройстве с маховиком.
Но корабль, который отправится к Марсу, будет значительно меньше космической станции. Поэтому инженерам придется тщательно выбирать оборудование.
При проектировании оборудования для дальнего полета приходится учитывать сразу несколько ограничений: массу, размеры и потребление энергии.
Каждое устройство должно занимать как можно меньше места и при этом выполнять необходимые задачи. Кроме того, его нужно встроить в конструкцию корабля так, чтобы оборудование не мешало другим системам.
Именно над такими решениями сейчас работают специалисты NASA, занимающиеся физической подготовкой астронавтов.
Исследования с длительным постельным режимом на Земле помогли ученым лучше понять происходящее в космосе.
Когда человек долго лежит и практически не получает физической нагрузки, исчезает привычный перепад давления жидкости между головой и ногами. В результате сердце уменьшается в размерах, его мышца частично атрофируется, а само сердце становится функционально более жестким.
Но физические упражнения способны практически полностью предотвратить эти изменения.
Это один из аргументов в пользу регулярных тренировок во время длительного пребывания в космосе.
Исследователи называют сердце очень пластичным органом. По данным работы, примерно 75% мышечной массы левого желудочка реагирует на изменения уровня физической активности.
Есть и другой показатель. Объем крови, который сердце выбрасывает за одно сокращение, уменьшается примерно на 50% при переходе из положения лежа в вертикальное.
Именно этим отчасти объясняется, почему некоторые люди испытывают головокружение или даже теряют сознание после того, как встают.
Эти механизмы имеют значение не только для космонавтики.
Левайн занимается пациентами с синдромом постуральной ортостатической тахикардии, или POTS. При этом состоянии организм необычным образом реагирует на переход в вертикальное положение.
Ученый рассматривает POTS как своего рода заболевание, связанное с воздействием силы тяжести. Опыт, полученный в исследованиях космических полетов, помогает ему лучше понимать механизмы этого состояния и подходы к помощи пациентам.
Исследования сердца астронавтов поэтому важны не только для подготовки будущей экспедиции на Марс. Они позволяют глубже изучать способность человеческого организма приспосабливаться к изменениям физической нагрузки и силы тяжести.
у вас в телефоне 
Прошлым летом республиканские законодатели в США готовились к масштабному сокращению расходов на программу Medicaid. За ближайшие десять лет финансирование планировали уменьшить примерно на $1 трлн.
Министр здравоохранения США Роберт Кеннеди-младший выступит с основным докладом на конференции организации Children’s Health Defense, которая пройдёт на этой неделе в столице страны.
Всемирная организация здравоохранения подтвердила, что Тимор-Лешти ликвидировал трахому как проблему общественного здравоохранения. Это инфекционное заболевание считается ведущей инфекционной причиной слепоты в мире.
