Радиационното проучване изследва риска от левкемия от пътуване до Марс

Галактически космически лъчи - само някои от предизвикателствата на мисията на Марс

Дали астронавтите на Марс мисия ще развият левкемия от пътуването си към Червената планета? Това може да звучи като странен въпрос, но проучванията, финансирани от НАСА, се вглеждат във всякакви неща в подготовката за това, което може да бъде друг гигантски скок за човечеството - пътуване до Марс. Пътуването с екипаж от хора може да започне още през 30-те години на 20-ти век. Има различни фази от този важен проект и планирането и изследванията вече са започнали.

Можете да разгледате всички планове, включително и трите различни фази на проучване, на сайта на НАСА "Journey to Mars Overview".

Персоналната мисия на Марс идва с много опасности, някои известни и някои може би неизвестни. Една от опасенията за бъдещи пътници е въздействието на дълбоко-космическите лъчения върху човешкото здраве. В ново проучване, финансирано от НАСА, изследователите установиха, че дълбокото излъчване в космоса може да увеличи риска от левкемия при астронавтите, предизвикано от промени в жизненоважни стволови клетки в костния мозък, които пораждат всички нови кръвни клетки в организма.

Радиация от рентгенови лъчи и CT скенери

Излагането на радиация носи потенциал за вреда . Има йонизираща радиация и нейонизираща радиация.

Докато неионизиращата радиация, като тези UV лъчи от слънцето, може да бъде вредна, обикновено можете да се предпазите от този вид радиация доста лесно. Йонизиращата радиация е по-трудна за избягване. Йонизиращото лъчение може да се движи през вещества и да промени зареждането на атомите в околния материал.

Частиците, свързани с йонизиращото лъчение в космоса, идват от частиците на задържания радиационен пояс (пояс на Ван Ален), космическите лъчи и частиците от слънчевата светлина.

В случай на радиация, използвана за лечение на рак, ползите от терапевтичната йонизираща радиация (убиване на раковите клетки) се претеглят срещу рисковете от такава експозиция, като краткосрочни и дългосрочни усложнения, включително появата на ново злокачество години по-късно.

По същия начин излагането на лъчение на рентгенови лъчи и CT сканирания не се взема леко, тъй като кумулативните и ненужни експозиции на медицинско и диагностично лъчение могат да доведат до риск от злокачествено заболяване за цял живот.

Радиация от галактическите космически лъчи

Радиацията е основно пътуваща енергия, а галактическите космически лъчи (GCRs) са една форма на радиация, която е от голям интерес, тъй като се отнася до космическия път. GCR до голяма степен идват извън нашата слънчева система, но по принцип от нашата галактика "Млечен път". GCR са по същество тежки, високоенергийни йони от елементи, които са отнели всичките си електрони, докато са прекосявали галактиката почти със скоростта на светлината.

Излъчването на дълбокото пространство е различно от това, което преживяваме на повърхността на Земята - или дори на ниска орбита около Земята - защото там има много по-голям "трафик" на високо енергийни галактически космически лъчи там, в допълнение към радиацията от слънчевите събития и радиационните колани, които са по-близо до дома. Земята има радиационни ремъци, наречени вани Ален, които се простират на около 1000 до 60 000 километра над повърхността.

Магнитното поле на Земята отклонява лъчението и защитава атмосферата на Земята от унищожение, но мисията на Марс изисква дълъг космос.

Нещо повече, Марс е загубил своето магнитно поле преди милиарди години, така че за хората, които в крайна сметка са стъпили на Червената планета, няма да има такава защита, която да ги чака. НАСА е добре запозната с тези опасности и работи по възможни решения. Учените от НАСА дори издигнаха перспективата за създаване на изкуствено магнитно поле около Марс, за да се защитят бъдещите мисии.

Какви могат да бъдат галактическите космически лъчи на хората?

Влиянието на радиацията върху хората в космоса се разглежда по редица различни начини, а не само левкемия и злокачествени заболявания, за които учените се притесняват. НАСА също така провежда проучвания, които гледат на астронавтите в космоса, как тези експозиции могат да повлияят на когнификацията и поведението и как гените реагират на лъчението - и по-специално кои гени са включени и кои гени са изключени от такива експозиции.

Животът на Марс може да доведе до повишен риск от левкемия, сочат данни, събрани от изследователски екип от Медицинския център на Wake Forest Baptist. Групата изследва потенциалните въздействия на дълбоко-пространственото лъчение специално върху човешките хематопоетични стволови клетки (HSCs). ХСС са всъщност същите стволови клетки, които може да сте чули, че в някои случаи се използват като лечение на рак.

Когато пациент има високи дози химиотерапия, планирани да убиват раковите клетки, химиотерапията може да поеме и свойствата си върху стволовите клетки. Поради това може да се извършат трансплантации на костен мозък или трансплантации на хематопоетични стволови клетки , за да се увеличи способността на пациента да започне нов старт със здрави, нови клетки, образуващи кръвта. Това са същите кръвообразуващи клетки в костния ви мозък, които произвеждат всичките ви нови кръвни клетки, тъй като старите се износват. Зрелите клетки в кръвта включват червените клетки, които пренасят кислорода от белите дробове до останалата част от тялото ви, но също и белите клетки, които помагат за борба с инфекции и злокачествени заболявания.

Екипът на "Уейк Форест" е взел тези кръвообразуващи HSCs от здрави донори на възраст между 30 и 55 години и ги е изложил на симулирани лъчения и GCRs като лъчите, които се очаква да бомбардират астронавтите по време на мисия на Марс. Те след това анализираха клетките в лабораторията и установиха, че радиацията засяга клетките на ниво стволови клетки, причинявайки мутации в гените, които засягат способността им да се развиват в зрели кръвни клетки. Радиационната експозиция намали способността на стволовите клетки да произвеждат почти всички видове кръвни клетки и техният капацитет за създаване на нови клетки често се намалява с 60 до 80 процента, смята Кристофър Порада, старши изследовател по проекта.

Това, което подобно намаление на кръвните клетки може да означава за астронавтите, е нещо, за което вече знаят много пациенти с рак на кръвта - намаляването на червените кръвни клетки може да причини анемия със симптоми като умора, слабост, недостиг на въздух и слаба толерантност при упражнения. Намаляването на белите кръвни клетки може да намали имунната защита на организма, като повиши чувствителността към инфекции. А намаляването на тромбоцитите може да направи човек по-податлив на проблеми със съсирването и кървенето, с необичайни синини или кървене.

Използване на мишки, за да разберете малко повече

Често в медицинските изследвания, констатациите, които изглеждат вярно в лабораторията, не могат да бъдат възпроизведени или проверени, когато има значение, в реално, жива дишащо човешко същество или мишка, за да започнем. За да се опитаме да разберем как излагането на радиация може да изглежда в живо същество, екипът на Уейк Форест трансплантира облъчените с GCR HSC в мишки.

Мишките продължили да развиват Т-клетъчна остра лимфобластна левкемия . Екипът описа това като първа демонстрация, че дълбокото излъчване в космоса може да увеличи риска от левкемия при хората.

Т-клетъчните остри лимфобластни левкемии (Т-ALLs) са агресивни ракови заболявания в кръвта в резултат на злокачествени промени в клетките, които пораждат Т-клетки или белите кръвни клетки, известни като Т-лимфоцити. T-ALL отговаря за 10% до 15% от детското ВСИЧКО и 25% за възрастни ВСИЧКИ. Пациентите с T-ALL често имат костен мозък, който е натъпкан с незрели Т-клетъчни лимфобласти, както и висок брой бели кръвни клетки, тумори в областта на гръдния кош и често засягане на централната нервна система по време на диагнозата. При тази болест са наблюдавани нива на излекуване над 75% при деца и около 50% при възрастни.

Долната линия от изследването на мишката

Констатациите на следователите им позволяват да заключат, че два различни ефекта от радиацията може да са работили при появата на левкемия. Първо, те откриха, че генетичните увреждания на HSCs могат директно да доведат до развитие на левкемия. Второ, радиацията също е нарушила способността на HSC да произвеждат нови Т и В клетки, и двете от които са бели кръвни клетки, които могат да участват в борбата с чуждестранни нашественици като бактерии, но също и туморни клетки. Така че не само имате генетичните промени в стволовите клетки, които могат да доведат до левкемия, но и имате нарушена имунна система по отношение на способността й да елиминира злокачествените клетки, възникващи от мутации, предизвикани от радиация.

> Източници

> Dachev T, Horneck G, Häder DP, et al. Профил на времето на излагане на космическа радиация по време на мисията EXPOSE-E: Инструментът R3DE. Астробиология . 2012; 12 (5): 403-411.

> Van Vlierberghe P, Ferrando A. Молекулярната основа на Т-клетъчната остра лимфобластна левкемия. J Clin Invest . 2012; 122 (10): 3398-3406.