Изменения микробиома кишечника — общая проблема для астронавтов в условиях длительной изоляции
Участники эксперимента Mars500 продемонстрировали значительные изменения в микробиоте кишечника после 520 дней пребывания в замкнутом пространстве. К такому выводу пришли учёные из Университета Монреаля и Университета Макгилла.
Исследование, опубликованное в Computational and Structural Biotechnology Journal и финансируемое Канадским космическим агентством, проанализировало данные фекальных образцов шести членов экипажа из России, Европы и Китая.
Экипаж жил в полностью изолированном модуле в Москве с июня 2010 по ноябрь 2011 года, моделируя пилотируемую миссию на Марс, которую международные космические агентства надеются осуществить в 2030-х годах. Это была самая длительная изоляция людей в контролируемых условиях.
Целью было изучить влияние жизни в отрыве от мира на физиологическое и психологическое здоровье. Как показали предыдущие работы, у всех шести участников были зафиксированы серьёзные изменения массы тела, мышечной силы и других показателей.
Обнаружение изменений микробиома представляет собой недостающее звено между этими симптомами и углубляет понимание того, насколько хорошо астронавты смогут работать и восстанавливаться после длительных космических полётов.
Серьёзные нарушения метаболизма
Помимо потери массы тела и мышечной силы, после выхода из изоляции у экипажа Mars500 были обнаружены серьёзные преддиабетические нарушения в метаболизме глюкозы — симптом, часто наблюдаемый после длительных космических полётов.
В своей работе исследователи использовали новую геномную технологию и выявили несколько изменений микробиома, включая потерю полезных кишечных бактерий, которые в норме расщепляют резистентный крахмал, улучшают усвоение питательных веществ и предотвращают воспаление кишечника.
Анализ также показал, что длительная изоляция, по-видимому, увеличила количество кишечных бактерий, недавно обнаруженных у людей, значение которых для здоровья ещё до конца не понятно.
Шаг к защите здоровья
«Мы должны быть осторожны, чтобы не предполагать причинно-следственную связь между изменениями микробиома кишечника и нарушением метаболизма у экипажа, — сказал ведущий автор Николас Бреретон. — Но значительное сокращение именно этих кишечных бактерий согласуется с симптомами, а идентификация значимых изменений микробиома — важный шаг к защите здоровья астронавтов».
Его коллега Фредерик Питр добавил: «Нас интригует значительный рост конкретных неизвестных микробных видов, которые наблюдались в других недавних исследованиях с использованием передовых метагеномных технологий, но всё ещё остаются загадкой».
Высокое разрешение анализа
Для своего исследования команда Бреретона разработала методы геномики высокого разрешения для точной идентификации и количественной оценки видов микробиома кишечника. В итоге было обнаружено более 200 видов, общих для всех членов экипажа.
«Значительная часть человеческого микробиома уникальна для каждого человека, но есть и важные кишечные бактерии, общие для разных людей, — сказал метагеномный специалист Эммануэль Гонсалес. — Оценка микробиома с очень высоким разрешением позволила нам наблюдать эти значительные общие изменения у экипажа Mars500, которые ранее не были видны».
Он добавил, что интересным также было сравнение кишечных бактерий экипажа с бактериями на поверхностях их герметичной среды обитания, что даёт представление о степени взаимодействия человеческого и окружающего микробиомов.
Статья: «Reanalysis of the Mars500 experiment reveals common gut microbiome alterations in astronauts induced by long-duration confinement» была опубликована 22 апреля 2021 года в Computational and Structural Biotechnology Journal.