Galactic Cosmic Rays - tikai daži no Marsa misijas izaicinājumiem
Vai Marsa misijas astronauti attīstīs leikēmiju no ceļojuma uz Red Planet? Tas var izklausīties dīvains jautājums, bet NASA finansētie pētījumi apskata visu veidu lietas, gatavojoties tam, kas varētu būt vēl viens milzīgs lēciens cilvēcei - meistarīgs ceļojums uz Marsu. Brauciens ar cilvēku apkalpi var sākt, tiklīdz tas ir 2030. gados. Šajā nozīmīgajā projektā ir dažādi posmi, un plānošana un izpēte jau ir sākusies.
NASA ceļojuma uz Marsu pārskatu vietnē varat apskatīt visus plānus, tostarp trīs dažādos izpētes posmus.
Kompleksā misija uz Marsu nāk ar daudzām briesmām, daži zināmi un daži, iespējams, nezināmi. Viena no turpmāko ceļotāju bažām ir dziļas kosmosa radiācijas ietekme uz cilvēku veselību. Jaunā NASA finansētā pētījumā pētnieki ir noskaidrojuši, ka dziļās kosmosa starojums var pastiprināt auskūnijās leikēmijas risku, ko izraisa izmaiņas svarīgās cilmes šūnās kaulu smadzenēs, kas rada visas jaunās asins šūnas organismā.
Radiācija no rentgena un CT skenēšanas
Radiācijas ekspozīcija ar to var radīt kaitējumu . Ir jonizējošais starojums un nejonizējošais starojums.
Lai gan nejonizējošais starojums, tāpat kā saules UV starojums, var būt bojājošs, jūs parasti var viegli pasargāt sevi no šāda veida starojuma. Jonizējošo starojumu ir grūtāk izvairīties. Jonizējošais starojums var pārvietoties caur vielām un mainīt atomu uzlādi apkārtējā materiālā.
Daļiņas, kas saistītas ar jonizējošo starojumu kosmosā, nāk no notverto starojuma siksnu daļiņām (Van Allena jostām), kosmiskajām stariem un saules staru daļiņām.
Attiecībā uz radiāciju, ko lieto vēža ārstēšanai, terapeitiskā jonizējošā starojuma ieguvumi (vēža šūnu nonāvēšana) tiek nosvērti pret šāda iedarbības radītajiem riskiem, piemēram, īslaicīgas un ilgstošas komplikācijas, tostarp jaunu ļaundabīgo slimību parādīšanās gados vēlāk.
Līdzīgi, starojuma iedarbība rentgena staros un CT skenē netiek ņemta vērā, jo kumulatīvie un nevajadzīgie iedarbības uz medicīnisko un diagnostisko starojumu iedarbība var arī palielināt cilvēka mūža risku ļaundabīgumam .
Radiācija no Galactic Cosmic Rays
Radiācija pārsvarā ceļo enerģiju, un galaktikas kosmiskās skaņas (GCR) ir viena no starojuma formām, kas ir ļoti interesanta, jo tas attiecas uz kosmosa izmantošanu. GCR galvenokārt nāk no ārpuses mūsu Saules sistēmā, bet parasti no mūsu Piena Ceļa galaktikas. GCR ir būtībā stipri un elementi ar lielu enerģētisko jonu daudzumu, kuru visi elektroni ir aizvesti, kad viņi galaktiku šķērsoja gandrīz gaismas ātrumā.
Dziļās telpas starojums atšķiras no tā, ko mēs piedzīvojam uz Zemes virsmas, vai pat zemā Zemes orbītā, jo tur ir daudz lielāka enerģijas galaktikas kosmiskā starojuma plūsma, papildus saules starojuma starojumam un radiācijas jostas, kas ir tuvāk mājām. Zemei ir radiācijas lentes, ko sauc par Van Allena jostām, kas pārsniedz virsmas virs 1000 līdz 60 000 kilometru.
Zemes magnētiskais lauks novirza starojumu un aizsargā Zemes atmosfēru no iznīcināšanas, bet Marsa misijai ir nepieciešamas intensīvas kosmosa kustības.
Turklāt Marss zaudēja savu magnētisko lauku pirms miljardiem gadu, tāpēc cilvēkiem, kuri galu galā nokļuva Sarkanajā planetā, šāda aizsardzība viņiem negaidītu. NASA labi pārzina šīs briesmas un strādā pie iespējamiem risinājumiem. NASA zinātnieki pat izteica izredzes radīt mākslīgu magnētisko lauku ap Marsu, lai aizsargātu nākotnes misijas.
Ko Galactic Cosmic izraisa ar cilvēkiem?
Radiācijas ietekme uz cilvēkiem kosmosā tiek pārbaudīta vairākos dažādos veidos, un zinātnieki ir nobažījušies ne tikai par leikēmiju un ļaundabīgumu. NASA arī veic pētījumus, kas veltīti kosmosa novērošanas astronautiem, kā šādas ekspozīcijas var ietekmēt izziņu un uzvedību, kā arī to, kā gēni reaģē uz starojumu, un konkrēti, kuri gēni ir ieslēgti un kurus gēnus šādos ekspozīcijās izslēdz.
Saskaņā ar datiem, ko savākusi Wake Forest Baptista medicīnas centra pētnieku komanda, dzīve uz Marsa varētu palielināt leikēmijas risku. Grupa pētīja dziļas kosmosa radiācijas potenciālo ietekmi tieši uz cilvēka hematopoētisko cilmes šūnu (HSC). HSC ir faktiski tādas pašas cilmes šūnas, par kurām jūs esat dzirdējis, ka dažos gadījumos to izmanto kā vēža ārstēšanu.
Ja pacientiem ir paredzētas lielas ķīmijterapijas devas, lai iznīcinātu vēža šūnas, ķīmijas preparāts var arī uzņemt cilmes šūnas. Tādēļ var veikt kaulu smadzeņu transplantāciju vai asinsrades cilmes šūnu transplantācijas , lai uzlabotu pacienta spēju iegūt jaunu sākumu ar veselām, jaunām asinīm veidojošām šūnām. Šīs ir tās pašas asinsrades šūnas jūsu kaulu smadzenēs, kas rada visas jūsu jaunās asins šūnas, jo vecās no tām izzūd. Nobriedušās asinīs esošās šūnas ietver sarkanas šūnas, kas no skābekļa pāriet no plaušām uz pārējo ķermeni, bet arī no baltajām šūnām, kas palīdz cīnīties pret infekciju un ļaundabīgumu.
Wake Forest komanda izņēma šos asinsrades HSC no veseliem donoriem vecumā no 30 līdz 55 gadiem, un pakļāvās tiem simulētajam starojumam un GCR, piemēram, staros, kurus Marsa misija paredzēja bombardēt astronauti. Viņi pēc tam analizēja šūnas laboratorijā un konstatēja, ka starojums šūnas ietekmēja cilmes šūnu līmeni, izraisot mutācijas gēnos, kas ietekmēja viņu spēju attīstīties nobriedušām asins šūnām. Radiācijas apstarošana samazināja cilmes šūnu spēju ražot gandrīz visu veidu asins šūnas, un to spēja radīt jaunas šūnas bieži vien samazināja par 60 līdz 80 procentiem, saskaņā ar projektu vecākais pētnieks Christopher Porada.
Kā šāds asins šūnu samazinājums varētu nozīmēt astronautiem, daudzi asins vēža pacienti jau zina par to, ka sarkano asinsķermenīšu skaita samazināšanās var izraisīt anēmiju ar tādiem simptomiem kā nogurums, vājums, elpas trūkums un slikta fiziskā slodze. Balto asinsķermenīšu samazināšanās var samazināt ķermeņa imūno aizsardzību, palielinot uzņēmību pret infekciju. Un trombocītu skaita samazināšanās var padarīt personu, kas ir vairāk pakļauti asins recēšanas un asiņošanas problēmām, ar patoloģisku asinsizplūdumu vai asiņošanu.
Izmantojot peles, lai uzzinātu vairāk
Bieži vien medicīnas pētījumos nevar secināt, ka laboratorijā konstatētie fakti ir atkārtoti vai pārbaudīti, ja tas ir svarīgi, reālajā dzīvē dzīvojošajā cilvēka organismā vai peli, lai sāktu to. Lai mēģinātu iegūt ieskatu par to, kā starojuma iedarbība varētu izskatīties dzīvā būtnē, Wake Forest komanda pārstādīja GCR apstarotos HSC uz pelēm.
Peles turpināja attīstīt T-šūnu akūtu limfoblastisko leikēmiju . Komanda to raksturoja kā pirmo demonstrāciju, ka dziļas kosmiskās starojums var palielināt leikēmijas risku cilvēkiem.
T-šūnu akūtas limfoblastiskās leikēmijas (T-ALL) ir agresīvas asiņu vēži, ko izraisa ļaundabīgas izmaiņas šūnās, kuras izraisa T-šūnas, vai balto asins šūnu, kas pazīstamas kā T-limfocīti. T-ALL veido 10 līdz 15 procentus bērnības ALL un 25 procentus pieaugušo ALL. Pacientiem ar T-ALL bieži ir kaulu smadzenes, kas ir saslapinātas ar nenobriedušām T šūnu limfoblastām, kā arī lielu balto asinsķermenīšu skaitu, audzējiem krūšu kurvja zonā un biežai centrālās nervu sistēmas iesaistīšanai diagnozes laikā. Cure likmes ir vairāk nekā 75 procenti bērniem un apmēram 50 procenti pieaugušajiem ir novērotas ar šo slimību.
Apakšējā līnija no peles pētījuma
Pētnieku atklājumi ļāva viņiem secināt, ka leikēmijas rašanās laikā var būt bijuši divi dažādi starojuma efekti. Pirmkārt, viņi atrada ģenētisku kaitējumu HSC, var tieši izraisīt leikēmijas attīstību. Otrkārt, starojums arī pasliktināja HSC spēju radīt jaunas T un B šūnas, no kurām abas ir baltas asins šūnas, kuras var iesaistīties cīņā pret ārvalstu iebrucējiem, piemēram, baktērijām, kā arī audzēja šūnām. Tātad ne tikai jums ir ģenētiskās izmaiņas cilmes šūnās, kas var izraisīt leikēmiju, bet arī jums ir traucēta imūnsistēma attiecībā uz tās spēju izvadīt ļaundabīgas šūnas, kas rodas no starojuma izraisītām mutācijām.
> Avoti
> Dachev T, Horneck G, Häder DP, un citi. Kosmiskā starojuma iedarbības laika profils EXPOSE-E misijā: R3DE instruments. Astrobioloģija . 2012; 12 (5): 403-411.
> Van Vielberger P, Ferrando A. T šūnu akūtas limfoblastiskās leikēmijas molekulārais pamats. J Clin Invest . 2012; 122 (10): 3398-3406.