Nawet jelita wiedzą, iż są w kosmosie. Zaczynają działać inaczej

Zaparcia są bardzo częstym problemem astronautów. Nowe badanie pokazało, co w kosmosie dzieje się z bakteriami jelitowymi i metabolizmem.

Kosmiczna toaleta już sama w sobie nie jest szczególnie przyjaznym miejscem, ale problem astronautów zaczyna się jeszcze zanim do niej dotrą. Zaparcia podczas lotów kosmicznych są dobrze znanym zjawiskiem. Teraz analiza 488 próbek krwi pokazuje, iż w mikrograwitacji jedzenie może po prostu znacznie dłużej wędrować przez jelita.

Krew zdradziła, co dzieje się w jelitach

Badacze przeanalizowali próbki pochodzące od 52 astronautów, którzy między 2006 a 2018 r. spędzili na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej od 2 do 9 miesięcy. Materiał pobierano przed startem, w trakcie lotu i już po powrocie na Ziemię. W sumie do analizy trafiło 488 próbek osocza.

Naukowcy przy swojej pracy zastosowali metabolomikę, czyli badanie niewielkich cząsteczek powstających podczas procesów zachodzących w organizmie. Można potraktować je jak chemiczne ślady pozostawiane przez metabolizm człowieka i bakterie żyjące w jego jelitach.

Lot kosmiczny zmieniał poziom około 40 zidentyfikowanych związków. Szczególnie interesujący okazał się zestaw substancji powstających wtedy, gdy bakterie jelitowe zaczynają intensywniej rozkładać białka. Było ich więcej podczas pobytu na orbicie. Po lądowaniu ich poziomy w dużej mierze wracały do wcześniejszego stanu w ciągu kilku dni. To był pierwszy mocny trop.

Bakteriom kończy się łatwiejsze jedzenie, więc zabierają się za białka

Normalnie mikroorganizmy w jelicie grubym bardzo chętnie korzystają z węglowodanów i błonnika docierających z pożywienia. o ile jednak treść pokarmowa przemieszcza się przez przewód pokarmowy wolniej, to sytuacja zaczyna się całkowicie zmieniać. Łatwo dostępne węglowodany są stopniowo zużywane, a bakterie dostają więcej czasu w zabranie się za znajdujące się tam białka i aminokwasy.

Rozpoczyna się wtedy nasilona fermentacja białkowa. Jej produktami są związki, które mogą przedostawać się przez ścianę jelita do krwi. I właśnie ich podwyższone stężenia wykryto u astronautów. Wzrosły m.in. poziomy kilku metabolitów wcześniej wiązanych na Ziemi z wydłużonym czasem przejścia treści przez jelita. Innymi słowy, krew astronautów wyglądała tak, jak można byłoby oczekiwać u człowieka, którego układ pokarmowy działa wolniej.

Bez grawitacji jelita najwyraźniej zmieniają rytm

Nie oznacza to, iż na Ziemi jedzenie spada przez przewód pokarmowy wyłącznie dzięki grawitacji. Za jego przesuwanie odpowiada przede wszystkim perystaltyka, czyli rytmiczne skurcze mięśni ściany przewodu pokarmowego. Dzięki nim połknięty pokarm może przesuwać się choćby wtedy, gdy człowiek leży albo stoi na głowie.

Mikrograwitacja zmienia jednak warunki, w których cały ten system pracuje. Organy nie są obciążane tak jak na Ziemi, inaczej rozkładają się płyny w organizmie, zmienia się aktywność mięśni i wiele innych procesów fizjologicznych.

Autorzy podejrzewają, iż brak ziemskiego oddziaływania grawitacyjnego wydłuża czas przejścia treści przez jelita. Właśnie to dobrze tłumaczyłoby jednocześnie zaparcia i chemiczne ślady nasilonej fermentacji białek.

Badacze nie podali astronautom znacznika i nie mierzyli bezpośrednio, ile godzin potrzeba, by przemieścił się przez cały przewód pokarmowy. Wniosek o spowolnieniu jelit wynika z metabolitów i ich dobrze poznanego związku z czasem pasażu. Mamy więc bardzo mocną poszlakę, a nie konkretne nagranie pokazujące spowolnione jelito na orbicie.

Dieta nie wyjaśnia wszystkiego

Na ISS menu wygląda całkowicie inaczej niż na Ziemi, posiłki są przygotowywane do wielomiesięcznego przechowywania, a astronauci mogą inaczej spożywać kawę, ryby czy tłuszcze. Naukowcy rzeczywiście znaleźli metaboliczne ślady takich zmian. Tyle iż związki powiązane z dietą stanowiły mniej niż jedną trzecią metabolitów zmieniających się podczas lotu.

Co więcej, charakterystyczny wzorzec fermentacji białek pojawiał się u astronautów z różnych misji, odbywanych w ciągu wielu lat. Był widoczny stosunkowo gwałtownie po opuszczeniu Ziemi i utrzymywał się podczas pobytu na stacji. To właśnie powtarzalność wyniku w grupie 52 osób zrobiła na badaczach największe wrażenie.

Problem jest naprawdę poważny

Zaparcie trochę brzmi jak coś mało istotnego w porównaniu z promieniowaniem, utratą masy kostnej czy zanikaniem mięśni. Jednak kiedy misja trwa miesiącami albo latami, taka drobnostka potrafi mocno uprzykrzyć życie i stać się poważnym problemem. Fermentacja białek może bowiem prowadzić do powstawania amoniaku, siarkowodoru i innych związków, których nadmiaru organizm raczej nie potrzebuje.

Część wykrytych metabolitów była w innych badaniach wiązana m.in. z funkcjonowaniem nerek, procesami starzenia komórkowego czy oddziaływaniem osi jelita-mózg. Nie oznacza to, iż astronauci z tego powodu automatycznie zachorują. Pokazuje jednak, iż wolniejsze jelita mogą wpływać na coś więcej niż częstotliwość wizyt w toalecie. Kosmos potrafi zmieniać praktycznie cały organizm człowieka – od mózgu i wzroku, przez krążenie, aż po odporność i mikrobiom. Teraz do tej listy możemy dopisać bardzo konkretną zmianę w sposobie, w jaki bakterie wykorzystują pokarm.

*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI