우주가 건강에 미치는 영향, 우주비행사의 몸상태 공개

안녕하세요 외건궁정 입니다.
연구 결과에 따르면

1년 사이 국제 우주 정거장에서

340일을 보낸 우주 비행사 스콧 켈리의 몸은

체중에서 유전자에 이르기까지 변화를 일으켰습니다.

 

우주비행사

 

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NASA의 쌍둥이 실험

켈리의 몸에서 일어난 대부분의 변화는 지구에 있는 그의 남동생 마크와 비교했을 때 우주 정거장에서 돌아온 후 정상으로 돌아왔습니다. 연구 결과는 인간의 건강이 우주에서 1년 동안 "대부분 지속"될 수 있음을 시사한다고 연구원들은 말했습니다.
연구를 주관한 NASA의 인간 연구 프로그램(Human Research Program)의 수석 과학자인 스티븐 플랫(Steven Platts)은 결과가 "인체의 탄력성과 견고함"을 보여준다고 말했습니다.

 

그러나 이러한 연구의 궁극적인 목적은 화성과 같은 더 긴 우주 임무나 심우주 임무를 준비할 때 대응책이나 보호 장치가 필요할 수 있다는 것을 입증하는 것입니다.
분자적, 생리적, 행동적 변화를 저위험군, 중급군, 고위험군으로 나누었을 때 Scott의 체질량과 미생물 군집 변화는 위험도가 낮은 것으로 간주되었습니다. 콜라겐 조절 및 혈관액 관리의 변화는 중간 수준이었고 게놈 불안정성은 잠재적으로 고위험으로 간주되었습니다.
Platts는 "우주에 가서 미세 중력을 경험하고 시속 17,500마일과 같은 속도로 여행할 때 우리 몸은 적응하고 지속 가능하며 전반적으로 매우 잘 기능합니다"라고 말했습니다.
8개 주에 있는 12개 대학에서 10개 팀으로 구성된 84명의 과학자들의 연구를 포함하는 이 연구는 모두 우주에서 인체의 다양한 측면을 연구하는 연구를 포함하여 사이언스 저널에 게재되었습니다. 데이터에는 인지 측정, 생리학적 데이터 및 혈액, 혈장, 소변 및 대변을 포함하여 두 형제의 27개월 샘플 샘플이 포함되었습니다.

 

그러나 연구에 제한 요소가 있다고 연구원들은 말했습니다.
이 작업은 Scott과 Mark Kelly만을 반영한 것이며, 그 결과는 다른 우주비행사들의 결과를 대신할 수 없을 것이라고 연구원은 밝혔습니다. 스콧은 또한 우주 정거장에 있는 지구 자기장의 보호막 안에 ​​있었고 심우주 방사선의 폭격을 받지 않았습니다.
연구에 따르면 "우주 비행과 우연한 사건의 인과 관계를 설명하는 것은 불가능합니다." 그래서 연구자들은 앞으로 더 많은 연구에서 도움이 될 자신들의 작업을 "가설 생성 및 프레임워크 정의"로 간주합니다. 그러나 존스 홉킨스 의과 대학의 수석 연구원이자 의과 교수인 Andy Feinberg 박사에 따르면, 그들은 또한 이것이 "우주에서의 인간 유전체학의 여명"이라고 믿고 있습니다.

 

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우주에서 변한 것

우주에서의 1년은 Scott의 경동맥이 두꺼워지고, DNA가 손상되고, 유전자 발현이 변화하고, 망막이 두꺼워지고, 장내 미생물이 이동하고, 인지 능력이 감소하고, 텔로미어라고 불리는 염색체 말단의 구조적 변화가 발생했습니다. 그러나 그것은 그의 DNA를 변경하거나 돌연변이도 발생하지 않았습니다.
우주에서 독감 예방 주사를 맞는 것도 지구에서 했던 것과 똑같이 작동했습니다. 역에 있는 동안의 영양과 운동은 체중 감소와 엽산 증가를 유발하여 적혈구 생성에 중요한 역할을 했습니다.
유전자 발현의 변화는 DNA 복구 시스템과 면역 시스템과 관련이 있습니다. Scott이 우주에 도착하자마자 1,000개 이상의 유전자가 변경되었습니다. 우주 비행사는 우주에서 골밀도를 잃고 방사선은 DNA를 손상시키기 때문에 뼈 형성이나 DNA 복구와 관련된 변화와 같은 일부 변화가 예상되었습니다. 그러나 에너지를 생산하고 신체를 보호하는 데 도움이 되는 미토콘드리아 및 면역계 유전자의 변화는 장기간의 우주 비행이 신체의 스트레스를 증가시킨다는 것을 시사합니다.

 

이것은 스콧의 면역 체계가 환경 변화에 반응하여 높은 경계 상태에 있음을 보여줍니다.
연구 저자 중 한 명이자 Weill Cornell Medicine의 생리 및 생물 물리학 부교수인 Christopher Mason은 "유전자 발현이 극적으로 변화했습니다."라고 말했습니다. "스코트가 지구로 돌아온 후 많은 변화가 역전되었지만 인지 결함, DNA 손상 및 T 세포 활성화의 일부 변화를 포함하여 몇 가지가 남아 있습니다. 이러한 변화가 좋은지 나쁜지 아직 알 수 없습니다. 이것은 단지 신체가 어떻게 반응하는지 알고 있고, 유전자가 교란되기 때문에 우리는 그 이유를 알기 위해 추적하여 얼마나 오래 관찰할 수 있는지 알고 싶습니다."

Scott과 Mark의 후성유전체를 살펴보면 5% 미만의 차이만 나타났습니다. 후성유전체는 DNA에서 유전자를 켜거나 끄는 스위치와 같은 역할을 하는 화합물입니다. 후생적 변화는 유전자 코드를 변경하지 않는 유전자 활동에 대한 조정입니다. Scott의 경우 이러한 변화는 면역 체계 반응과 염증에 부착된 생화학적 표지와 관련이 있었습니다.
우주에 있는 동안 스콧의 백혈구에서 텔로미어라고 불리는 염색체 끝에 있는 모자가 길어졌습니다. 일반적으로 텔로미어 길이의 변화는 노화나 질병과 관련이 있으며 나이가 들면서 짧아집니다. 연장은 예상하지 못했습니다. 텔로미어는 건강과 우주 비행의 장기적인 위험에 대한 바이오마커처럼 작용합니다.

 

지구로 돌아온 스콧의 텔로미어는 우주 정거장으로 떠나기 전과 비교하여 빠르게 짧아지고 심지어 길이도 줄어들었습니다. 이것은 그의 세포 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 연구원들은 말했습니다. 이제 그는 더 짧은 텔로미어를 가지고 있습니다. 연구 저자이자 콜로라도 주립 대학 교수인 수잔 베일리는 짧은 텔로미어가 노화 가속화, 심혈관 질환 및 일부 암의 더 높은 위험과 관련이 있다고 말했습니다.
Scott의 안구도 모양이 바뀌었습니다. 그의 망막 신경이 두꺼워지고 눈 주위의 맥락막층에 주름이 나타났습니다. 이러한 변화는 시력의 선명도와 관련이 있으며 무중력 상태에서 유체가 머리쪽으로 이동하기 때문에 다른 남성 우주비행사들에게서도 나타납니다. 공간 관련 신경 안구 증후군 또는 SANS라고 합니다. 동일한 체액 이동으로 인해 목의 경정맥이 확장되고 심박출량이 증가하며 이마 피부가 두꺼워졌습니다. 이것은 정맥, 눈 및 혈관에 깊은 압력을 가하고 배액을 유발합니다.

 

체액 이동은 눈뿐만 아니라 심혈관계에도 영향을 미쳤습니다. 스콧의 경동맥 벽은 임무 초기에 두꺼워졌고 나머지 비행 동안 그런 상태를 유지했습니다. 그의 혈액 내 콜라겐 수치가 바뀌었고 이는 심혈관 위험 요인의 변화와 관련이 있습니다. 그가 돌아왔을 때 기준선으로 돌아온 것들.
Scott의 장내 미생물군집은 바뀌었지만 그 다양성은 바뀌지 않았으며 이는 연구원들에게 고무적이었습니다. 연구원들은 비행 전, 비행 중, 비행 후 Scott의 샘플을 비교하는 것이 Mark의 샘플과 비교하는 것보다 더 가치가 있다고 말했습니다. 우주에 있는 동안 Firmicutes라고 하는 장내 박테리아의 수가 증가한 반면, 장내 박테리아인 Bacteroidetes는 감소했습니다. 두 범주 모두 좋은 박테리아와 나쁜 박테리아가 혼합되어 있습니다.
연구원들은 무중력이 이러한 변화를 일으켰다고 믿습니다. 그러나 Scott이 지구로 돌아왔을 때 균형이 정상으로 돌아왔습니다. 미래에 이 균형을 유지하는 데 도움이 되는 대책에는 사전, 사전 또는 사후 바이오틱스가 포함될 수 있습니다.
Scott의 인지 속도와 정확도는 비행 후 테스트에서 감소했으며 돌아온 후에도 최대 6개월 동안 지속되었습니다.
스콧이 지구에 착륙하는 동안 면역 반응이 증가했는데 이는 스트레스가 많은 사건과 일치합니다. 정확한 유발 요인은 확인되지 않았지만 그의 젖산 수치는 여행의 처음 15일과 마지막 14일 동안 더 높았습니다.
그러나 Scott이 지구로 돌아온 지 6개월 후 거의 모든 것이 정상, 안정 또는 기준선 수준으로 돌아갔습니다.
스콧은 우주에서 1년을 보내고 돌아온 것은 6개월 동안의 임무에서 돌아온 것과 "상당히 다르다"고 말했습니다. Scott은 지구에 돌아온 첫 며칠 동안 독감에 걸린 것 같았다고 말했습니다. 그는 관절과 근육통, 하지의 붓기, 피부가 닿는 곳마다 두드러기와 발진, 현기증, 메스꺼움 및 피로를 경험했습니다.
그는 그것이 모두 중력으로의 회귀, 다른 사람들과 그들의 면역 체계에 대한 노출, 그리고 그러한 극적인 경험에 대한 감정적 반응 때문이라고 믿고 있습니다. 다시 100%를 느끼기까지 약 6개월이 걸렸다고 말합니다.
"그는 거의 정상으로 돌아왔습니다."라고 스탠포드 대학 유전학과의 연구원이자 책임자인 Mike Snyder 박사가 말했습니다.
Platts는 "Scott에게 나타난 변화를 보면 대부분이 그가 지구로 돌아왔을 때 상대적으로 짧은 시간에 기준선으로 돌아갔고, 그리 빨리 돌아오지 않은 것은 사물 인식이었다"라고 말했습니다. 우리는 이미 일어날 가능성이 있다는 것을 알고 있었습니다."
그는 이 연구가 새로운 발견을 하고 알려진 것을 강화한다고 말했습니다.

 

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우주 비행사 건강 보호를 위한 NASA의 노력

Scott은 임무를 수행하기 전에 먼저 NASA의 인간 연구 프로그램에 아이디어를 제안했습니다. 쌍둥이는 둘 다 우주 비행사이지만, Scott이 그의 형이 지구에 남아 있는 동안 우주 정거장에서 1년을 보낼 계획을 세웠을 때 특별한 기회가 주어졌습니다. 그들의 동일한 유전자는 연구자에게 완벽한 비교를 제공할 것입니다. 그리고 앞으로 NASA는 이러한 종류의 연구를 계속하고 화성이나 달에 대한 더 긴 임무를 준비하기 위해 더 많은 1년 임무를 제안하고 있습니다.
50년 이상의 인간 우주 비행 이후, 연구자들은 무중력 상태가 인체에 미치는 위험 중 일부를 알고 있습니다. 우주 비행사는 스트레스가 많은 환경, 소음, 고립, 방해받은 24시간 주기 리듬, 방사선 노출 및 단단한 땅에 서 있는 것과 반대로 떠 있을 때 발생하는 유체이동을 처리해야 합니다.
우주 멀미는 첫 48시간 동안 발생하여 식욕 상실, 현기증 및 구토를 유발합니다.

 

시간이 지남에 따라 정거장에 6개월 이상 머무르는 우주인은 뼈와 근육의 약화와 손실을 경험할 수 있습니다 . 우주 비행사는 또한 혈액량 감소, 약화된 면역 체계 및 심혈관 질환을 경험합니다. 떠 다니는 데 적은 노력이 필요하고 심장이 혈액을 펌프질 하기 위해 열심히 일할 필요가 없기 때문입니다. 40대 후반과 50대인 스콧과 다른 우주비행사들도 시력이 약간 바뀌었다고 불평했습니다. 그들 중 일부는 비행 중에 안경이 필요합니다.
앞으로 NASA는 격리 및 감금, 방사선, 지구로부터의 거리, 적대적이거나 폐쇄된 환경, 변동하는 중력 등 우주를 여행하는 인간에 대한 주요 위협을 해결하는 데 중점을 두고 있습니다.
Platts는 "이는 미래의 생물의학 우주 연구를 안내하고 화성을 오가는 더 안전한 여행을 가능하게 할 것"이라고 말했습니다.