Как участвовали белорусские ученые в подготовке космических полетов?

В Институте физиологии Национальной академии наук успешно работала лаборатория специальной физиологии под руководством академика Андрея Дмитриева.

 

Космическая болезнь похожа на крайне тяжелую форму морской: космонавтов тошнит, мутит, и даже самые тренированные из них в первые дни на орбите не могут полноценно выполнять свои функции.

— Человек привык к прямохождению и к тому, что к ногам кровь приливает больше, чем к голове, — рассказывает старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Института физиологии Олег Азев. — В состоянии невесомости кровоток совершенно меняется, происходит перераспределение крови, и это тоже не способствует хорошему самочувствию.

Олег Азев работал в коллективе Андрея Дмитриева с 1980 года. Сначала инженером, затем, серьезно увлекшись наукой, сотрудником. Защитил диссертацию по теме влияния внутренних органов на вестибулярный аппарат. (Забегая вперед, уточним: самочувствие человека при сильной качке зависит от состояния желудка и кишечника).

Он рассказывает, что при академике Дмитриеве белорусы наладили тесные связи с первым Космическим институтом СССР (ныне Институт медико-биологических проблем РАН), а также практически со всеми изучающими вестибулярную систему специалистами Советского Союза и дружественных стран.

Скафандр для кошки, центрифуга для цыплят

Как скверно чувствует себя на орбите человек, знают его меньшие братья — кролики и кошки, цыплята, морские свинки и крысы. То есть все те живые существа, которые участвовали в космических экспериментах.

По нашей просьбе старший научный сотрудник лаборатории Галина Миронова и научный сотрудник Людмила Поздняк продемонстрировали, как работает установка для вертикального укачивания. Белая лабораторная крыска под наркозом или в специальной клетке помещается на пружинистое подобие тарзанки. От пола до потолка сталинки без малого три метра: с этой высоты ухает в свободном падении вниз и взмывает вверх подопытное животное. Похоже на знаменитый минский аттракцион “Супервосемь”.

— Крыс, в отличие от кошек и собак, не мутит, — заметив в моем взгляде сочувствие, успокаивают сотрудницы. — Мы лишь при помощи электродов исследуем различные структуры их мозга и фиксируем изменения давления, дыхания и других параметров.

Установка для укачивания — ноу-хау белорусских ученых. Сделана первыми сотрудниками лаборатории под руководством старшего научного сотрудника, кандидата биологических наук Евгения Бурко, защищена патентом.

— В прежние годы в лаборатории работало несколько подобных устройств, — замечает Галина Миронова. — В огромной, диаметром около двух метров, центрифуге в термостатах выводились цыплята. Чтобы не пропустить момент их выхода из яиц, за центрифугой следили круглосуточно. Для моделирования невесомости использовались огромные бочки с водой: в них, одетые в специальные костюмы, помещались кошки...
 

Одновременно с советскими учеными невесомость изучали американцы: погружали участников экспериментов в бассейн в специальных костюмах. Они первыми зафиксировали, что участники опытов жаловались на боли в спине.

— Мы делали подобные эксперименты на морских свинках, — рассказывает ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук Галина Тропникова. — Помещали их на пленку, в водную среду, чтобы животные не чувствовали точки опоры. У свинок не спросишь, болит ли у них спина, но мы обнаружили, что у подопытных животных резко снижается уровень гормона серотонина. А серотонин подавляет болевые сигналы на уровне спинальных нервов.

Белорусские исследователи также заметили, что у свинок на качающейся пленке “прыгала” температура: контрольные животные не проявляют признаков дискомфорта, а “космонавты” лязгают зубами.

— Мы объяснили, чем вызвано нарушение центральных механизмов температурного режима, — рассказывает Галина Тропникова. — На одной из конференций я встретила специалистов Воронежского авиационного завода, которые как раз сконструировали кресло с подогревом для космонавтов. Но оказалось, не кресло надо было создавать, а изменить общую температуру в камере: та, что на Земле была бы очень жаркой, в условиях невесомости оказалось оптимальной температурой.

Галина Тропникова — старейший сотрудник лаборатории, один из соратников академика Дмитриева. Слушать ее рассказ о космических исследованиях белорусских физиологов можно часами.

— Изменения регуляторных процессов лежат в основе происходящих с космонавтами неприятностей: при длительных полетах у них постепенно атрофируются мышцы, вымывается кальций из костей, часто наступает апатия. Меняются вкусовые предпочтения: космонавтов тянет на углеводы, им постоянно хочется сладкого. Это легко объяснить: от присутствия серотонина зависит выработка еще нескольких гормонов, то есть запускается целый каскад изменений.
— Наши исследования показали, что в морской, равно как и космической, болезни “виновата” микрофлора кишечника, — продолжает собеседница. — Точнее — условно патогенная бактерия, кишечная палочка Escherichia coli, которая в обычных условиях мирно сосуществует с человеческим организмом, а в условиях, близких к невесомости, выделяет токсин — липополисахарид. То есть бороться с болезнями движения можно, регулируя микрофлору кишечника.

В лаборатории психонейрофизиологии и онкогенеза из представителей животного мира остались только крысы, некоторые исследования ведутся на культурах клеток. Но космическая тематика продолжается.

— Недавно окончился совместный франко-белорусский проект, в ходе которого исследовались механизмы защиты сосудов головного мозга от негативных воздействий окружающей среды, — рассказывает заведующая лабораторией Светлана Пашкевич. — При невесомости нарушается кровоток, возникают нарушения работы мозга, нередко страдает когнитивная деятельность. Мы предположили, что проблемы космонавтам создает дисфункция выстилающего сосуды мозга и регулирующего кровоток эндотелия. А одна из основных причин нарушения функционирования эндотелия — проникновение токсинов бактериальных клеток.

Ученые нашли подтверждение своим гипотезам и сделали важный вывод: человеческий мозг можно при помощи тренировок перепрограммировать на работу в экстремальных условиях. Это к вопросу о пользе умеренных физических нагрузок...

Один из результатов названного проекта — международный аспирант Анастасия Новоселова защитила диссертацию на степень доктора философии по специальности “физиология” на медицинском факультете Университета Анжера (Франция). В международный совет по защите диссертации были приглашены ученые из Японии, России, Беларуси и Франции, присутствовали коллеги из Германии. В завершение доклада Анастасия изложила свое видение перспектив дальнейших совместных исследований. Ведь перед учеными мира стоит множество важных и неотложных задач.

— Для наших исследований Лариса Цедик из Института порошковой металлургии разработала трехмерные керамические конструкции, — рассказывает Светлана. — Поместив в них раковые клетки, мы обнаружили, что они замедлили рост. Хотелось бы предположить, что онкологических больных можно лечить, отправляя их на орбиту. Но делать выводы рано, замеченный нами эффект нуждается в изучении.

Вторая актуальная тематика лаборатории — исследование стволовых клеток из создаваемого в Беларуси банка пуповинной крови в рамках государственной программы “Инновационные биотехнологии”. В очень далекой перспективе космические путешественники будут выращивать из стволовых клеток необходимые им органы прямо на орбите. Моих собеседниц не очень беспокоит тот факт, что, возможно, их имена не войдут в историю освоения космоса: они просто делают свой вклад в прогресс человечества.