Почему в космосе труднее сходить в туалет? Ученые, возможно, наконец-то знают причину.

Астронавты давно сталкиваются с проблемой запоров в космосе. Теперь ученые, возможно, наконец-то поняли причину.

Новое исследование с участием 52 астронавтов, проживавших на Международной космической станции (МКС), предполагает, что микрогравитация может замедлять движение пищи по кишечнику, изменяя процесс расщепления питательных веществ кишечными бактериями. Эти выводы могут помочь в разработке диетических стратегий для поддержания нормального пищеварения астронавтов во время будущих миссий на Луну и Марс, а также предложить новые решения для проблем с пищеварением на Земле, согласно заявлению Копенгагенского университета.

Запоры являются распространенной проблемой среди астронавтов, однако точные изменения, происходящие в кишечнике во время космического полета, оставались неясными. Для выяснения этого исследователи из Копенгагенского университета и НАСА проанализировали образцы крови, собранные у астронавтов до, во время и после их миссий на космической станции.

«Мы видим изменения в образцах крови астронавтов, которые указывают на то, что кишечные бактерии начинают ферментировать белок в большей степени, чем обычно, уже через несколько недель после прибытия астронавтов в космос, и это изменение продолжается до их возвращения на Землю», — заявила Джорджия Ла Барбера, соавтор исследования и доцент кафедры питания, физических упражнений и спорта.

Команда использовала технику под названием метаболомика для измерения малых молекул, циркулирующих в крови, что позволило получить биохимический снимок того, как организмы астронавтов — и живущие внутри них микробы — реагировали на космический полет.

В общей сложности исследователи проанализировали 488 образцов плазмы от 52 астронавтов, которые провели от двух до девяти месяцев на орбитальной лаборатории в период с 2006 по 2018 год. Они выявили изменения примерно в 40 циркулирующих соединениях во время космического полета, включая несколько метаболитов, образующихся при ферментации белков бактериями в толстой кишке. Эти соединения увеличивались, пока астронавты находились в космосе, что, согласно заявлению, указывает на то, что пища дольше проходила через их кишечник.

Обычно бактерии в толстой кишке ферментируют клетчатку и углеводы для получения энергии. Но когда пищеварение замедляется, запасы этих углеводов могут истощиться, что заставляет микробы вместо этого расщеплять больше белков и производить другие метаболиты, которые могут попасть в кровоток. Изменения проявлялись вскоре после того, как астронавты попадали в космос, и в значительной степени исчезали в течение нескольких дней после их возвращения на Землю, что является биохимическим доказательством замедления пищеварения в космосе. Различия в рационе, включая потребление кофеина, рыбы и жиров, объясняли менее одной трети метаболических изменений, что указывает на то, что одна лишь диета не могла объяснить этот эффект.

«Отсутствие гравитации в космосе, вероятно, приводит к замедлению движения пищи по кишечнику, и это соответствует тому факту, что мы наблюдаем признаки усиленной ферментации белка, — сказал Хенрик Роагер, соавтор исследования и доцент кафедры питания, физических упражнений и спорта. — Это также может помочь объяснить запоры у астронавтов».

Однако, хотя исследователи напрямую не измеряли, как быстро пища проходит через пищеварительную систему астронавтов, наблюдаемые ими метаболические изменения указывают на то, что она двигалась по кишечнику медленнее.

Эти открытия могут стать все более важными, поскольку астронавты проводят месяцы — а в конечном итоге и годы — вдали от Земли. Помимо дискомфорта, связанного с запорами, усиленная ферментация белка может производить такие соединения, как аммиак и сероводород, и исследователи отмечают, что некоторые метаболиты, связанные с этим процессом, были связаны с другими негативными последствиями для здоровья.

Одно из потенциальных и относительно простых решений — увеличить потребление клетчатки. Команда предлагает увеличить потребление астронавтами медленно ферментируемых углеводов, что могло бы предоставить кишечным микробам больше углеводов для потребления и уменьшить их зависимость от ферментации белков.

Понимание того, как микрогравитация влияет на пищеварение и кишечные бактерии, может помочь сохранить здоровье астронавтов во время все более длительных миссий на Луну и Марс, а также предложить новые решения для лечения проблем с пищеварением на Земле, выявив, как замедленное движение по кишечнику изменяет микробную активность.

Аналогичные исследования здоровья астронавтов в условиях микрогравитации также дали ценные сведения для людей на Земле. Потеря костной массы — яркий тому пример. Астронавты теряют плотность костей в условиях микрогравитации гораздо быстрее, чем это обычно происходит на Земле, и усилия по предотвращению этой потери помогли ученым лучше понять остеопороз и возрастную потерю костной массы. Исследования космических полетов также дали представления о потере мышечной массы, сердечно-сосудистом здоровье и изменениях иммунной системы, связанных со старением и болезнями.

Их выводы были опубликованы 29 июня в журнале Nature Communications.