Регулярные тренировки во время длительного пребывания в невесомости могут помочь сердцу адаптироваться к условиям Марса. К такому выводу пришли ученые, проследившие за изменениями сердечно-сосудистой системы астронавтов на Международной космической станции (МКС). О том, что именно показало исследование и почему до вывода о безопасности полета на Марс еще далеко, — в материале «Известий».

На Земле сердцу приходится постоянно обеспечивать кровообращение вопреки действию силы тяжести. В невесомости нагрузка меняется: жидкость иначе распределяется в организме, а для перекачивания крови требуется меньше усилий. Ученых интересует, как после нескольких месяцев таких изменений человек перенесет возвращение гравитации — особенно если сразу после посадки ему понадобится работать на поверхности другой планеты.

Сила тяжести на Марсе составляет около 38% земной. Она слабее привычной, но после долгого перелета и этот переход станет новой нагрузкой для организма. Ранее исследователи обнаруживали изменения размеров сердца у людей, длительное время соблюдавших постельный режим, и у астронавтов. При этом результаты наблюдений после полетов не позволяли подробно увидеть, как состояние сердца меняется в течение месяцев на орбите.

«Наши предыдущие исследования показали, что и при постельном режиме, и в космосе сердце уменьшается и становится более жестким. Мы опасались, что это может создать проблему при длительных полетах, особенно к Марсу», — рассказал профессор кардиологии Медицинского центра Техасского университета в Далласе Бенджамин Левин.

По его словам, новые результаты позволяют предположить, что применяемых сейчас тренировок достаточно для сохранения работы сердца при нагрузке, сопоставимой с марсианской гравитацией.

В исследовании, опубликованном в журнале Circulation, проанализировали данные 13 астронавтов — девяти мужчин и четырех женщин. Их средний возраст составлял 49 лет, а медианная продолжительность пребывания на МКС — 164 дня, то есть около пяти с половиной месяцев. Авторы назвали работу предварительным наблюдательным исследованием: они отслеживали показатели одних и тех же людей в разные моменты полета.

Для измерений использовали эхокардиографию — ультразвуковое исследование сердца. Этот метод позволил получать данные прямо на станции, где невозможно провести магнитно-резонансную томографию. Ученые оценивали размеры камер сердца, объем крови, который оно выбрасывает при сокращении, и особенности работы сердечной мышцы.

До полета показатели измеряли в положении лежа и при изменении наклона тела. Наклон на 22 градуса использовали как способ приблизительно воспроизвести воздействие на кровообращение, соответствующее гравитации Марса. Затем астронавты проходили ультразвуковое обследование в разные периоды пребывания на МКС. После возвращения на Землю измерения повторяли, в том числе при таком же наклоне. Это имитация нагрузки на сердечно-сосудистую систему, а не наблюдение за людьми в реальных условиях Марса.

Во время экспедиций участники выполняли упражнения на выносливость и силу. В сообщении Медицинского центра Техасского университета описаны занятия продолжительностью около 45–60 минут. В целом же NASA указывает, что астронавты на МКС в среднем уделяют физическим упражнениям около двух часов в день: для этого используют беговую дорожку, велотренажер и тренажер с сопротивлением.

На раннем этапе полета, примерно через две недели после прибытия на станцию, у астронавтов уменьшились объем левого желудочка в конце его наполнения и количество крови, выбрасываемое за одно сокращение. Изменились и некоторые показатели работы сердечной мышцы. Однако по величине многие из этих ранних изменений были сопоставимы с показателями, которые ученые наблюдали у тех же людей еще до полета, когда те находились в вертикальном положении на Земле.

Позднее объем левого желудочка и объем крови, выбрасываемой при сокращении, начали приближаться к значениям, полученным до полета в положении лежа. Исследователи считают, что первоначальная перестройка сердца была временной и в дальнейшем показатели стабилизировались. Левин связывает благоприятную динамику с физическими упражнениями, которые выполняли астронавты.

Главный для будущих экспедиций результат получили после возвращения участников. При имитации марсианской гравитации ни один из изученных показателей объема крови и нагрузки на систему кровообращения не указывал на большее напряжение, чем то, которое возникало у этих людей до полета в вертикальном положении на Земле. Авторы предполагают, что при сохранении программы тренировок после шестимесячного перелета риск неспособности организма перенести марсианскую гравитацию может быть невысоким.

Результаты выглядят обнадеживающими, но исследование охватывало небольшую группу и не включало сравнения с астронавтами, которые вовсе не тренировались. Поэтому оно не позволяет точно определить, какая часть наблюдавшихся изменений связана с упражнениями. Кроме того, ученые изучали полеты на МКС и реакцию после возвращения на Землю: реальную посадку на Марс участники не совершали. Выводы относятся к состоянию сердца после пребывания в космосе продолжительностью примерно до шести месяцев, а не ко всем рискам более длительной межпланетной миссии.

Работа уточняет картину, полученную в предыдущих исследованиях той же научной группы. В 2023 году ученые сообщили, что у 13 астронавтов после экспедиций на МКС не обнаружили значимого уменьшения мышечной массы желудочков сердца. Новые измерения позволили увидеть, что происходило между обследованиями до и после полета: наиболее заметные изменения приходились на его начало, а затем часть показателей возвращалась ближе к исходному уровню.

У результатов есть и возможное применение на Земле. Левин изучает состояния, при которых человеку трудно переносить переход в вертикальное положение: это может сопровождаться учащенным сердцебиением, головокружением или обмороком. По его словам, наблюдения за астронавтами помогут лучше понять такие нарушения и совершенствовать подходы к их лечению. Пока это направление для дальнейших исследований, а не готовый метод лечения на основе новой работы.