Γαλαξιακές Κοσμικές Ακτίνες - Μερικές από τις Προκλήσεις της Αποστολής του Άρη
Οι αστροναύτες της Mars Mission θα αναπτύξουν λευχαιμία από το ταξίδι τους στον Κόκκινο Πλανήτη; Μπορεί να ακούγεται σαν μια περίεργη ερώτηση, αλλά οι μελέτες που χρηματοδοτούνται από τη NASA εξετάζουν κάθε είδους πράγματα για την προετοιμασία για ένα άλλο γιγαντιαίο άλμα για την ανθρωπότητα-ένα επανδρωμένο ταξίδι στον Άρη. Το ταξίδι με πλήρωμα ανθρώπων μπορεί να ξεκινήσει μόλις τη δεκαετία του 2030. Υπάρχουν διάφορες φάσεις αυτού του σημαντικού έργου και ο σχεδιασμός και η έρευνα έχουν ήδη αρχίσει.
Μπορείτε να δείτε όλα τα σχέδια, συμπεριλαμβανομένων των τριών διαφορετικών φάσεων της εξερεύνησης, στον ιστότοπο «Επισκόπηση Journey to Mars» της NASA.
Η επανδρωμένη αποστολή στον Άρη έρχεται με πολλούς κινδύνους, μερικούς γνωστούς και ίσως άγνωστους. Μία από τις ανησυχίες για τους μελλοντικούς ταξιδιώτες είναι ο αντίκτυπος της ακτινοβολίας σε μεγάλη έκταση στην ανθρώπινη υγεία. Σε μια νέα μελέτη που χρηματοδοτείται από την NASA, οι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι η ακτινοβολία στο βαθύ διάστημα μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο λευχαιμίας στους αστροναύτες, που προκαλείται από αλλαγές στα ζωτικά βλαστοκύτταρα στον μυελό των οστών που προκαλούν όλα τα νέα αιμοσφαίρια στο σώμα.
Ακτινοβολία από ακτινογραφίες και CT σαρώνει
Η έκθεση στην ακτινοβολία συνεπάγεται την πιθανότητα βλάβης . Υπάρχει ιοντίζουσα ακτινοβολία και μη ιοντίζουσα ακτινοβολία.
Ενώ η μη ιοντίζουσα ακτινοβολία, όπως και αυτές οι ακτίνες UV από τον ήλιο, μπορεί να είναι καταστροφική, μπορείτε συνήθως να προστατεύσετε τον εαυτό σας από αυτόν τον τύπο ακτινοβολίας αρκετά εύκολα. Η ιονίζουσα ακτινοβολία είναι πιο δύσκολο να αποφευχθεί. Η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να κινηθεί μέσα από ουσίες και να αλλάξει το φορτίο των ατόμων στο περιβάλλον υλικό.
Τα σωματίδια που σχετίζονται με την ιονίζουσα ακτινοβολία στο διάστημα προέρχονται από σωματίδια ιμάντα παγίδευσης (ζώνες Van Allen), κοσμικές ακτίνες και ηλιακά φωτοβολίδες.
Στην περίπτωση της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία του καρκίνου, τα οφέλη της θεραπευτικής ιονίζουσας ακτινοβολίας (θανάτωση των καρκινικών κυττάρων) ζυγίζονται ενάντια στους κινδύνους από την έκθεση, όπως οι βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες επιπλοκές, συμπεριλαμβανομένης της εμφάνισης μιας νέας κακοήθειας χρόνια αργότερα.
Ομοίως, η έκθεση σε ακτινοβολία στις ακτίνες Χ και στις CT εξετάσεις δεν λαμβάνεται ελαφρώς, καθώς οι σωρευτικές και περιττές εκθέσεις σε ιατρικές και διαγνωστικές ακτινοβολίες μπορούν επίσης να αυξήσουν τον κίνδυνο κακοήθειας ενός ατόμου σε όλη τη ζωή του .
Ακτινοβολία από τις γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες
Η ακτινοβολία είναι ουσιαστικά ενέργεια που ταξιδεύει και οι γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες (GCRs) είναι μία μορφή ακτινοβολίας που παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον καθώς σχετίζεται με το διαστημικό ταξίδι. Τα GCR προέρχονται κυρίως από έξω από το ηλιακό μας σύστημα, αλλά γενικά από τον γαλαξία μας Γαλαξία. Τα GCR είναι ουσιαστικά βαρύ ιόντα υψηλής ενέργειας με στοιχεία που έχουν αφαιρέσει όλα τα ηλεκτρόνια τους ενώ διασχίζουν τον γαλαξία σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός.
Η ακτινοβολία του βαθιού χώρου είναι διαφορετική από εκείνη που βιώνουμε στην επιφάνεια της Γης - ή ακόμα και σε χαμηλή τροχιά της Γης - επειδή υπάρχει πολύ περισσότερη «κυκλοφορία» υψηλής γαλαξιακής κοσμικής ακτινοβολίας, εκτός από την ακτινοβολία από τα ηλιακά συμβάντα και από τις ζώνες ακτινοβολίας που είναι πιο κοντά στο σπίτι. Η Γη έχει ζώνες ακτινοβολίας που ονομάζονται ζώνες Van Allen που εκτείνονται περίπου 1.000 έως 60.000 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης αποκλίνει από την ακτινοβολία και προστατεύει την ατμόσφαιρα της Γης από την καταστροφή, αλλά μια αποστολή του Άρη απαιτεί διαστημικά ταξίδια.
Επιπλέον, ο Άρης έχασε το μαγνητικό πεδίο πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, οπότε για τους ανθρώπους που τελικά έβαλαν πόδι στον Κόκκινο Πλανήτη, δεν θα υπήρχε τέτοια προστασία να τους περιμένει. Η NASA γνωρίζει καλά αυτούς τους κινδύνους και εργάζεται για πιθανές λύσεις. Οι επιστήμονες της NASA έθεσαν ακόμη και την προοπτική δημιουργίας τεχνητού μαγνητικού πεδίου γύρω από τον Άρη για την προστασία των μελλοντικών αποστολών.
Τι μπορούν να κάνουν οι γαλαξιακοί κοσμικοί ακτίνες στους ανθρώπους;
Ο αντίκτυπος της ακτινοβολίας στους ανθρώπους στο διάστημα εξετάζεται με διάφορους τρόπους και δεν είναι μόνο η λευχαιμία και η κακοήθεια που ανησυχούν οι επιστήμονες. Η NASA διεξάγει επίσης μελέτες που εξετάζουν αστροναύτες, πώς αυτές οι εκθέσεις ενδέχεται να επηρεάσουν τη γνώση και τη συμπεριφορά και πώς αντιδρούν τα γονίδια στην ακτινοβολία - και συγκεκριμένα, ποια γονίδια ενεργοποιούνται και ποια γονίδια απενεργοποιούνται από αυτές τις εκθέσεις.
Η ζωή στον Άρη θα μπορούσε να φέρει αυξημένο κίνδυνο λευχαιμίας, σύμφωνα με στοιχεία που συγκέντρωσε μια ερευνητική ομάδα του Ιατρικού Κέντρου Βαπτιστών του Wake Forest. Η ομάδα διερεύνησε τις πιθανές επιπτώσεις της ακτινοβολίας στο βαθύ διάστημα ειδικά στα ανθρώπινα αιματοποιητικά βλαστικά κύτταρα (HSCs). Τα HSCs είναι στην πραγματικότητα τα ίδια ίδια βλαστοκύτταρα που ίσως έχετε ακούσει για αυτά που χρησιμοποιούνται σε ορισμένες περιπτώσεις ως θεραπεία του καρκίνου.
Όταν ένας ασθενής έχει υψηλές δόσεις χημειοθεραπείας σχεδιάζεται να σκοτώσει τα καρκινικά κύτταρα, το χημειο μπορεί επίσης να πάρει το φόρο του στα βλαστικά κύτταρα. Εξαιτίας αυτού, μπορούν να πραγματοποιηθούν μεταμοσχεύσεις μυελού των οστών ή μεταμοσχεύσεις αιματοποιητικών βλαστοκυττάρων για να ενισχυθεί η ικανότητα του ασθενούς να πάρει ένα νέο ξεκίνημα με υγιή νέα κύτταρα που σχηματίζουν αίμα. Αυτά είναι τα ίδια κύτταρα που σχηματίζουν αίμα στον μυελό των οστών σας που παράγουν όλα τα νέα κύτταρα του αίματος καθώς τα παλιά φθείρονται. Τα ώριμα κύτταρα στο αίμα περιλαμβάνουν τα ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρουν οξυγόνο από τους πνεύμονές σας στο υπόλοιπο σώμα σας, αλλά και τα λευκά κύτταρα που βοηθούν στην καταπολέμηση της λοίμωξης και της κακοήθειας.
Η ομάδα στο Wake Forest πήρε αυτά τα HSCs που σχημάτιζαν αίμα από υγιείς δότες ηλικίας 30 έως 55 ετών και τους εκθέτει σε προσομοίωση ακτινοβολίας και GCRs όπως οι ακτίνες που αναμένεται να βομβαρδίσουν τους αστροναύτες κατά τη διάρκεια μιας αποστολής του Άρη. Αναλύθηκαν αργότερα τα κύτταρα στο εργαστήριο και διαπίστωσαν ότι η ακτινοβολία επηρέασε τα κύτταρα στο επίπεδο των βλαστικών κυττάρων προκαλώντας μεταλλάξεις στα γονίδια που επηρέασαν την ικανότητά τους να αναπτυχθούν σε ώριμα κύτταρα του αίματος. Η έκθεση στην ακτινοβολία μείωσε την ικανότητα των βλαστικών κυττάρων να παράγουν σχεδόν όλους τους τύπους κυττάρων αίματος και η ικανότητά τους να κάνουν νέα κύτταρα συχνά μειώθηκε κατά 60 έως 80%, σύμφωνα με τον Christopher Porada, ανώτερο ερευνητή στο έργο.
Αυτό που μια τέτοια μείωση των κυττάρων του αίματος μπορεί να σημαίνει για τους αστροναύτες είναι κάτι που ήδη γνωρίζουν πολλοί ασθενείς με καρκίνο του αίματος - η μείωση των ερυθρών αιμοσφαιρίων μπορεί να προκαλέσει αναιμία , με συμπτώματα όπως κόπωση, αδυναμία, δύσπνοια και κακή ανοχή στην άσκηση. Η μείωση των λευκών αιμοσφαιρίων μπορεί να μειώσει την ανοσολογική άμυνα του οργανισμού, αυξάνοντας την ευαισθησία σε λοίμωξη. Και η μείωση των αιμοπεταλίων μπορεί να κάνει ένα άτομο πιο επιρρεπές σε προβλήματα πήξης και αιμορραγίας, με ανώμαλο μώλωπες ή αιμορραγία.
Χρησιμοποιώντας ποντίκια για να μάθετε λίγο περισσότερο
Συχνά στην ιατρική έρευνα, τα ευρήματα που φαίνονται να ισχύουν στο εργαστήριο δεν μπορούν να αναπαραχθούν ή να επαληθευτούν όταν έχει σημασία, σε έναν πραγματικό, ζωντανό αναπνευστικό άνθρωπο - ή ένα ποντίκι για να ξεκινήσει. Για να προσπαθήσουμε να αποκτήσουμε μια εικόνα για τον τρόπο εμφάνισης της έκθεσης από την ακτινοβολία σε ένα ζωντανό ον, η ομάδα στο Wake Forest μεταμόσχευσε τους ακτινοβολημένους με GCR HSC σε ποντίκια.
Οι ποντικοί συνέχισαν να αναπτύσσουν οξεία λεμφοβλαστική λευχαιμία κυττάρων Τ . Η ομάδα το περιέγραψε ως την πρώτη απόδειξη ότι η ακτινοβολία στο βαθύ διάστημα μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο λευχαιμίας στους ανθρώπους.
Οι οξεία λεμφοβλαστικές λευχαιμίες Τ-κυττάρων (T-ALLs) είναι επιθετικοί καρκίνοι αίματος που προκύπτουν από τις κακοήθεις αλλαγές στα κύτταρα που προκαλούν Τ-λεμφοκύτταρα ή τα λευκά αιμοσφαίρια γνωστά ως Τ-λεμφοκύτταρα. Το T-ALL αντιπροσωπεύει το 10% έως 15% του παιδικού ALL και το 25% των ενηλίκων ALL. Οι ασθενείς με T-ALL συχνά έχουν μυελό των οστών που έχει συσσωρευτεί με ανώριμα λεμφοβλάστες Τ κυττάρων, καθώς και υψηλό αριθμό λευκών αιμοσφαιρίων, όγκοι στην περιοχή του θώρακα και συχνή εμπλοκή του κεντρικού νευρικού συστήματος τη στιγμή της διάγνωσης. Τα ποσοστά θεραπείας πάνω από 75% στα παιδιά και περίπου 50% σε ενήλικες έχουν παρατηρηθεί με αυτήν την ασθένεια.
Κατώτατη γραμμή από τη μελέτη του ποντικιού
Τα ευρήματα των ερευνητών τους επέτρεψαν να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι δύο διαφορετικές επιδράσεις της ακτινοβολίας μπορεί να ήταν στην εργασία κατά την εμφάνιση της λευχαιμίας. Πρώτον, διαπίστωσαν ότι η γενετική βλάβη των HSC μπορεί να οδηγήσει άμεσα στην ανάπτυξη λευχαιμίας. Δεύτερον, η ακτινοβολία εξασθένησε επίσης την ικανότητα των HSCs να δημιουργήσουν νέα κύτταρα Τ και Β, τα οποία και τα δύο είναι λευκά αιμοσφαίρια που μπορούν να εμπλακούν στην καταπολέμηση ξένων εισβολέων όπως τα βακτήρια, αλλά και τα κύτταρα όγκου. Έτσι, όχι μόνο έχετε τις γενετικές αλλαγές στα βλαστοκύτταρα που μπορεί να οδηγήσουν σε λευχαιμία, αλλά έχετε επίσης ένα εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα όσον αφορά την ικανότητά του να εξαλείφει κακοήθη κύτταρα που προκύπτουν από μεταλλάξεις που προκαλούνται από την ακτινοβολία.
> Πηγές
> Dachev Τ, Horneck Ο, Häder DP, et al. Προφίλ χρόνου της έκθεσης στην κοσμική ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της αποστολής EXPOSE-E: Το όργανο R3DE. Αστροβιολογία . 2012 · 12 (5): 403-411.
> Van Vlierberghe P, Ferrando Α. Η μοριακή βάση της οξείας λεμφοβλαστικής λευχαιμίας των κυττάρων Τ. J Clin Invest . 2012 · 122 (10): 3398-3406.