В рамках изоляционного эксперимента SIRIUS-21, стартовавшего 4 ноября 2021 года, Асгардия и Институт медико-биологических проблем РАН реализуют совместную научную программу «Оценка влияния 8-месячной изоляции на микробиологический и иммунологический статус и минерально-костный обмен в организме женщин». За часть программы, связанную с изучением иммунологического статуса, со стороны ИМБП отвечает заведующий лабораторией физиологии иммунной системы, исполнительный директор проекта SIRIUS Сергей Пономарёв. Мы побеседовали с ним о ходе исследования.
«Космический стресс» на Земле
Резидент Асгардии, врач Виктория Кириченко с 4 ноября 2021 года находится в экипаже SIRIUS-21, в гермоблоке, построенном на уникальной испытательной станции ИМБП. Члены экипажа одновременно являются и испытателями, и объектами исследования. Учёные наблюдают за ними.
Общая задача – выяснить, как отражается на организме и психике человека пребывание в изоляции – в замкнутом пространстве, где возможности взаимодействия с внешним миром ограничены. В течение 8 месяцев члены экипажа не могут покинуть гермоблок и видят только друг друга. Это сходно с условиями, в которых пребывают космонавты и астронавты на орбите.
С внешним миром экипаж общается письмами. В будни письма доставляются им два раза день, в выходные – один. Как рассказали нам в ИМБП, есть несколько каналов коммуникаций. Первый – по научным методикам. Тут связь осуществляется через Центр управления полётами. Второй канал – психологическая поддержка (переписка ведётся через специалистов психологической поддержки). Третий канал – для передачи медицинских данных. Данные собирает врач экипажа Виктория Кириченко и направляет ответственному врачу, наблюдающему за здоровьем участников изоляционного эксперимента извне. Каждый из членов экипажа в случае необходимости может обратиться к ответственному врачу самостоятельно.
Замкнутое пространство, отсутствие свежего воздуха, ограниченный круг общения – всё это жёсткие стрессовые факторы, воздействующие, в том числе, и на иммунитет человека. Вот почему оценка иммунологического статуса выделена в отдельное направление исследований. Сергей Пономарёв рассказывает, как происходит эта оценка.
Сергей Алексеевич Пономарёв, заведующий лабораторией физиологии иммунной системы ИМБП РАН, исполнительный директор проекта SIRIUS. Фото: sirius.imbp.info
Изоляция. Иммунная система под угрозой
– Сергей Алексеевич, что такое иммунологический статус?
– Это совокупность параметров, характеризующих состояние иммунной системы – системы очень сложной, состоящей из клеточного и гуморального компонентов, включающих множество показателей, доходящих до сотен и тысяч.
В своём анализе мы оцениваем наиболее значимые из этих показателей, например: количество и активность иммунных клеток, принимающих участие в иммунологическом ответе, или специальных молекул, задействованных в процессах распознавания и уничтожения различных бактерий и вирусов. Регистрируя эти показатели в определённый момент времени, мы можем понять, в каком состоянии находится иммунная система и насколько быстро она способна мобилизоваться в случае возникновения какой-либо угрозы внешнего или внутреннего характера. Под внешними угрозами подразумеваются те же бактерии, вирусы, грибки и так далее, под внутренними – прежде всего, клетки с изменённой антигенной структурой, в том числе онкологические.
– Какова роль Виктории Кириченко, как вы взаимодействуете с ней?
– Виктория получает от нас радиограммы, с определённой периодичностью выполняет забор биоматериала у себя и других членов экипажа и делает его первичную обработку. Далее биоматериал попадает в лабораторию, где исследуются выбранные параметры.
В самом начале, пока экипаж адаптировался к новым условиям, мы собирали данные раз в две недели, теперь делаем это раз в месяц либо после каких-то воздействий, например: после депривации (лишения) сна, после тренировок на тренажёрах.
Примерно с 14-х суток эксперимента для членов экипажа введены физнагрузки. Они занимаются на силовых тренажёрах и бегущей дорожке. Тренировки проходят циклами: определённый цикл упражнений выполняется в течение двух-трёх недель, затем небольшой перерыв, после чего начинается следующий цикл, отличающийся от прежнего интенсивностью физнагрузок. Всё для того, чтобы определить, какой из этих циклов является оптимальным для поддержания здоровья в изоляции.
Персонализированная медицина – медицина будущего
– Прошло почти три месяца с начала эксперимента. Есть ли первые результаты, выводы?
– Выводы делать ещё рано. Сейчас мы накапливаем биоматериал. Объекты исследования находятся на Земле, что даёт нам больше возможностей, чем если бы они пребывали на орбитальной станции. Мы можем посмотреть гораздо больше параметров – просто потому, что всё оборудование под рукой и есть свежий материал. Частично смотрим его в режиме реального времени, частично замораживаем для того, чтобы провести комплексный анализ в конце эксперимента.
Если бы мы весь материал исследовали сразу после получения, это значительно удорожило бы эксперимент. Но некоторые компоненты очень чувствительны к заморозке и разморозке, их анализ нельзя откладывать. Вот почему, когда материал прислан из космоса в замороженном виде, мы не всегда можем получить по нему объективные данные.
– Насколько мы знаем, подобные исследования уже проводились ранее, в том числе ИМБП, в ходе предыдущих изоляционных экспериментов. Какие результаты принесли они?
– Общий вывод: разные компоненты иммунной системы по-разному реагируют на длительную изоляцию. В первую очередь изменения затрагивают врождённый иммунитет, и мы наблюдаем некую астенизацию функций иммунной системы, что, видимо, связано с менее разнообразной антигенной нагрузкой, нежели та, которую организм получает в обычной жизни.
В целом изоляция приводит к ухудшению состояния иммунной системы – из-за стресса, отсутствия свежего воздуха и из-за других связанных с ней факторов. Ведь на испытательной станции ИМБП для экипажа создана искусственная среда обитания, со своим микроклиматом, ничто извне туда не попадает.
Чтобы бороться с негативными изменениями, существуют специфические и неспецифические меры профилактики. Мы тестируем их в эксперименте SIRIUS и в других наших экспериментах.
К неспецифическим мерам можно отнести физические нагрузки (тренировки), пищевые добавки, методы психологической релаксации. Специфические меры – различные иммуномодулирующие препараты, пробиотики. Но к ним мы относимся с большой осторожностью и рассматриваем только селективные иммуномодуляторы, направленные именно на те звенья иммунной системы, которые в наибольшей степени подвержены действию тех или иных экстремальных факторов, присутствующих в эксперименте.
– Результаты предыдущих экспериментов позволили разработать такие иммуномодуляторы?
– Длительных изоляционных экспериментов проводилось немного, и в них участвовало ограниченное количество людей. То есть полученная нами статистика пока ничтожно мала. Мы не можем опереться на неё, чтобы создавать какие-либо иммуномодулирующие препараты, поскольку рискуем «поймать» исключение вместо правила. А в части пробиотических препаратов, действительно, уже есть наработки – применение аутопробиотиков.
Пробиотики – это препараты, которые делаются на основе тех или иных штаммов микроорганизмов, необходимых для продуктивной пищеварительной функции кишечника. Они борются со слабостью, вызванной дисбалансом в кишечной микрофлоре.
Мы разработали аутопробиотические препараты. От обычных пробиотиков они отличаются тем, что создаются индивидуально, под конкретный организм. У здорового человека берётся анализ для определения видового состава микрофлоры кишечника, далее эта микрофлора искусственно культивируется, и, когда у того же человека возникает астеническое состояние, он принимает не лекарство из аптеки, а препарат, основанный на его собственной микрофлоре.
Персонализированная медицина – медицина будущего. И такие разработки очень хороши, в том числе для лечения людей, которые находятся в космосе или других экстремальных условиях.
Например, препараты из той же серии, но нормализующие микрофлору ушных раковин, были созданы специально для аквалангистов, у которых из-за долгого нахождения в воде часто возникают проблемы с внутренним ухом.
Тонкости физиологии
– Сейчас совместно с Асгардией и с резидентом Асгардии Викторией Кириченко вы проводите оценку иммунного статуса в рамках программы изучения воздействия факторов космического полёта на организм женщины. Раньше в «Сириусе» проводились исследования, направленные именно на женский организм?
– Да, такие исследования были, и не только в ходе «Сириуса». Зарубежные коллеги проводили их на станции Европейского космического агентства «Конкордия». У нас был эксперимент с чисто женским экипажем и эксперименты со смешанными экипажами. Наши исследования более детальны, чем европейские, по той простой причине, что наша испытательная станция находится на базе института, а «Конкордия» построена в Антарктиде. Логистика тут играет не последнюю роль, и наши «логистические» условия выгоднее.
К сожалению, данных опять же недостаточно, поскольку не так много женщин участвовали в подобных экспериментах – было мало объектов исследования. Но по предварительным результатам существенных отличий между иммунной системой женщины и мужчины не выявлено. В определённый момент времени проявляются некоторые различия, связанные с гормональным статусом, но я бы не относил их к критичным. Возможно, когда статистики будет больше, и мы ещё глубже погрузимся в тему – ну, например, будем смотреть редкие субпопуляции клеток, их функциональную активность – различия станут заметнее, и окажется, что некоторые средства профилактики больше подходят женщинам, чем мужчинам, и наоборот. Но пока это теория.
– Так уж повелось, что женщины гораздо реже бывают в космосе, чем мужчины. Как вы считаете, это связано с физиологическими особенностями: женщине сложнее адаптироваться к факторам космического полёта? Или тут просто действует некий гендерный стереотип?
– В самом начале развития пилотируемой космонавтики действительно считалось, что мужчины лучше приспособлены к условиям космических полётов, но сейчас исследованиями доказана ошибочность этой позиции. У нас есть примеры длительных экспедиций на МКС, во время которых женщины ничуть не хуже мужчин адаптировались к невесомости и справлялись со всеми задачами. Никаких физиологических предпосылок к тому, чтобы отправлять в космос только мужчин, нет – я их не вижу по крайней мере.
– В чём заключается глобальная цель вашего исследования применительно к космической деятельности?
– Наша задача – минимизировать риски для здоровья людей во время космических полётов. Как я уже говорил, с каждым экспериментом мы накапливаем данные. Чем лучше мы будем разбираться в тонкостях функционирования иммунной системы в экстремальных условиях, тем больше средств профилактики сможем создать, тем больше шансов у человечества на успешную межпланетную миссию в будущем.
В конце концов, мы предложим препараты, способные сохранить здоровье экипажа даже во время очень длительных полётов, в том числе такие, которые могут производиться в условиях замкнутой системы жизнеобеспечения.