Полет на Марс потребует от человеческого организма выдержать месяцы в невесомости, а затем приспособиться к гравитации другой планеты. Ученые опасаются, что длительное пребывание в космосе может ослабить сердце и нарушить кровообращение. Однако наблюдения за астронавтами показали, что сердечно-сосудистая система способна адаптироваться к таким условиям. О том, как исследователи проверили работу сердца после длительного пребывания в космосе, — в материале «Известий».

Американские ученые наблюдали за 13 астронавтами, которые провели около шести месяцев на Международной космической станции. Результаты исследования опубликованы в журнале Circulation.

В первые две недели пребывания на орбите исследователи заметили изменения в работе сердца: снизились его наполнение кровью между сокращениями и ударный объем — количество крови, которое сердце выталкивает за одно сокращение. Это указывало на то, что в начале полета сердечно-сосудистой системе требовалось время для адаптации к новым условиям.

Однако изменения не сохранялись на протяжении всей миссии. По мере пребывания на орбите показатели постепенно улучшались и приближались к значениям, зафиксированным до полета. Ученые предположили, что сердце способно эффективнее приспосабливаться к продолжительной невесомости, чем можно было бы заключить по первым измерениям.

На Земле сердце работает в условиях постоянного воздействия гравитации, а мышцы поддерживают вес тела. В космосе эти нагрузки уменьшаются, поэтому со временем могут сокращаться мышечная масса и масса самой сердечной мышцы. После возвращения на Землю астронавты также могут испытывать головокружение при вставании: под действием гравитации кровь перемещается к нижней части тела, из-за чего артериальное давление иногда резко падает.

Во время миссий участники исследования занимались физическими упражнениями до двух часов в день. Программа включала от 30 до 45 минут тренировок на выносливость и от 60 до 75 минут силовых упражнений, направленных в том числе на сохранение мышечной массы.

Джеймс Томас, старший автор исследования и профессор медицины медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета

В условиях невесомости теряется физическая масса, потому что там, наверху, нагрузка меньше. Вы парите в воздухе, слегка постукиваете ногой и можете подплыть, чтобы поздороваться со своим товарищем. Чтобы противодействовать этому, физические упражнения в космосе крайне важны.

После возвращения астронавтов на Землю ученые проверили, как их сердечно-сосудистая система реагирует на условия, имитирующие некоторые эффекты гравитации Марса. Для этого участников эксперимента наклоняли на 22 градуса вверх из положения лежа. Такое положение тела вызывало смещение крови к нижней части тела, позволяя оценить реакцию системы кровообращения на изменение распределения крови.

Результаты оказались обнадеживающими: после примерно шести месяцев в невесомости сердце астронавтов справлялось с этой нагрузкой не хуже, чем до полета при вертикальном положении на Земле. При этом эксперимент не проводили непосредственно на Марсе — ученые моделировали отдельные эффекты гравитации, а не воспроизводили все условия пребывания на другой планете.

Джеймс Томас

Полученные нами результаты дают основания полагать, что мы сможем долететь до Марса, добраться до него и действительно работать на его поверхности.

Чтобы наблюдать за изменениями сердца на протяжении миссий, исследователи использовали эхокардиографию — ультразвуковое исследование, которое позволяет оценивать структуру сердца и эффективность его работы. Астронавты выполняли такие обследования друг другу на борту станции каждые несколько недель, а записи передавали на Землю. Это помогало ученым отслеживать изменения сердечной функции во время полета, а не только сравнивать показатели до старта и после возвращения.

Авторы считают, что способность сердца адаптироваться к невесомости в сочетании с регулярными тренировками может помочь подготовить экипажи к будущим экспедициям на Марс. Однако исследование было небольшим: в нем участвовали всего 13 астронавтов. Кроме того, реакцию на марсианскую гравитацию оценивали с помощью имитации после возвращения на Землю.

Поэтому результаты пока не доказывают, что длительный полет и работа на поверхности Марса пройдут без сердечно-сосудистых осложнений. Они дают дополнительные сведения, которые можно учитывать при подготовке будущих пилотируемых миссий.