Naukowcy: astronauci na ISS mają poważne problemy trawienne w mikrograwitacji

Pełny tekst

Grupa naukowców z Uniwersytetu Kopenhaskiego, z Giorgią La Barberą i Janem Stanstrupem jako głównymi autorami analizy, pod kierunkiem Henrika Roagera i Larsa Ove Dragsteda, przebadała 488 próbek osocza pobranego od 52 astronautów. Wśród nich było 11 kobiet i 41 mężczyzn. Wszyscy spędzili na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) od 2 do 9 miesięcy (misje z lat 2006–2018). Badano próbki pobrane przed lotem, w jego trakcie oraz po powrocie.

Powód? Naukowcy chcieli sprawdzić, jak w warunkach mikrograwitacji radzi sobie ludzki układ trawienny, który – jakby na to nie patrzeć – wyewoluował do funkcjonowania na Ziemi i do ziemskiego ciążenia. Badanie było o tyle istotne, że astronauci od dawna zgłaszają różnorodne problemy trawienne – od uciążliwych zaparć po tzw. „mokre odbijanie” (ang. wet burp lub space burp ).

Mięso w tubce i mus jabłkowy

W początkach ery kosmicznej nie wiedzieliśmy praktycznie nic o tym, jak ludzkie ciało poradzi sobie w warunkach skrajnie zmniejszonego ciążenia. Obawy budziło też przyjmowanie posiłków . Rozważano, czy pozbawiony grawitacji człowiek będzie mógł w ogóle przełykać. Problem ten rozwiały udane loty radzieckiego kosmonauty Jurija Gagarina , który w kwietniu 1961 roku jako pierwszy człowiek spożył jedzenie w kosmosie, a niedługo po nim Amerykanina Johna Glenna. Kosmonauta otrzymał tubkę z pastą mięsno-wątrobową oraz drugą z sosem czekoladowym, za to Glenn zjadł na orbicie mus jabłkowy. Naukowcy i specjaliści medycyny kosmicznej mogli odetchnąć – można jeść i przełykać w mikrograwitacji.

Brak grawitacji stosunkowo słabo wpływa na początkowe etapy jedzenia, ponieważ mięśnie przełyku sprawnie przesuwają pokarm w kierunku żołądka. Problem zaczyna się, gdy jedzenie do niego dociera, ponieważ bez wystarczającego wsparcia grawitacji sytuacja robi się nieco bardziej skomplikowana.

Grawitacyjny problem z treścią żołądkową

Jeśli przyglądałeś się astronautom mieszkającym na ISS pewnie zauważyłeś, że ich twarze sprawiają wrażenie napuchniętych . To dlatego, że w warunkach mikrograwitacji płyny w organizmie mają tendencję do przemieszczania się i rozprowadzania w górnych partiach ciała. Również zawartość żołądka może się swobodnie unosić, a jelita są ułożone luźniej.

Skutkiem tego jest m.in. tzw. mokre odbijanie . Na Ziemi grawitacja rozdziela w żołądku gaz od płynów i pokarmu. Gaz unosi się do góry. Jest suchy i możemy go po prostu odbić bez większych problemów, ponieważ treść pokarmowa zostaje na dole. W mikrograwitacji nie dochodzi do takiego rozdzielenia. Gaz, płyny i częściowo strawiony pokarm mieszają się w żołądku w jedną „zupę”. Gdy astronauta odbija, razem z gazem może wydostać się też trochę treści żołądkowej. Właśnie to jest mokre odbijanie, które w pewnych sytuacjach graniczy z refluksem lub z wymiotami.

Inną kwestią są zaparcia , ponieważ bez pomocy grawitacji organizm jest całkowicie uzależniony od perystaltyki, która przesuwa pokarm przez przewód pokarmowy. Choć zaparcia w trakcie lotów kosmicznych są uciążliwe, większe obawy budzą długoterminowe konsekwencje fermentacji białek.

Gdy bakterie żywią się białkiem

Naukowcy odkryli, że podczas lotów kosmicznych wzrasta stężenie kilku markerów bakteryjnego rozkładu białek (m.in. siarczanu p-krezolu, fenyloacetyloglutaminy, siarczanu 4-etylofenolu, siarczanu 3-indoksylu i kwasu pimelinowego). Te związki powstają, gdy bakterie jelitowe – zamiast fermentować błonnik i węglowodany – zaczynają "żywić się" białkiem (aminokwasami).

Autorzy sądzą, że brak grawitacji może spowalniać przechodzenie treści pokarmowej przez jelita. Gdy błonnik się wyczerpuje, mikroby przestawiają się na fermentację białek – stąd charakterystyczny wzorzec metabolitów. Wspiera to również znana skłonność astronautów do zaparć.

– Bakterie jelitowe jedzą to, co mają „pod ręką”. Gdy treść przesuwa się sprawnie, dostają głównie resztki węglowodanów. Gdy zalega dłużej, węglowodany się kończą i bakterie biorą się za białko, a produktem ubocznym są właśnie krezole, indole i fenole . Autorzy interpretują więc swoje wyniki jako pośredni ślad wydłużonego pasażu jelitowego w mikrograwitacji. Warto pamiętać, że to interpretacja, bo w tej kohorcie nie zmierzono ani czasu pasażu, ani mikrobiomu. Sam profil metaboliczny jest jednak pomiarem twardym i spójnym: trzy metabolity proteolityczne wyszły z modeli statystycznych, a dwa kolejne, siarczan 3-indoksylu i siarczan fenolu, choć modeli nie przeszły, korelowały z pozostałymi i zmieniały się w tym samym kierunku – komentuje dla National Geographic Polska dr Max Brzezicki, lekarz akademicki pracujący naukowo w Zakładzie Neuroinżynierii i Medycyny Kosmicznej Uniwersytetu Zielonogórskiego.

Jakie jest wyjście? Wbrew pozorom całkiem proste: astronauci muszą spożywać więcej błonnika . – Błonnik obniża stężenia tych samych siarczanów w badaniach u chorych z przewlekłą chorobą nerek, choć w locie kosmicznym nikt tego jeszcze nie sprawdził. Warto przy tym pamiętać, że astronauci ćwiczą na ISS codziennie około dwóch godzin, a mimo to opisany profil metaboliczny i tak się pojawia. Sama aktywność fizyczna problemu nie rozwiązuje – podsumowuje naukowiec. Innymi słowy niezależnie, czy jesteśmy na Ziemi, czy na statku kosmicznym, porada mamy, by się ruszać i zdrowo odżywiać jest zawsze aktualna.

Źródło: Nature Communications

Chcesz znaleźć więcej inspirujących podróży, fascynujących odkryć i opowieści ze świata nauki? Skorzystaj ze specjalnej oferty prenumeraty magazynów National Geographic Polska i National Geographic Traveler .

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i pisarka zajmującą się tematyką popularnonaukową, głównie kosmosem. Absolwentka Uniwersytetu Warszawskiego, przygodę z mediami rozpoczęła ponad 20 lat temu w redakcji „Życia Warszawy”. Poza pisaniem o polskiej i światowej nauce na łamach „National Geographic” współpracuje m.in. z „Wysokimi Obcasami” i kilkoma magazynami premium. Współautorka trzech bestsellerowych książek: „Człowiek – istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Pracuje w Centrum Badań Kosmicznych PAN i współpracuje z polskim Obserwatorium Cerro Murphy w Chile (OCM), którym zarządza CAMK PAN.