Может ли космический полет увеличить риск развития рака у женщин-космонавтов?

Космическое пространство является крайне неблагоприятной средой для жизни человека, при этом галактическое космическое излучение и микрогравитация представляют собой наибольшую опасность для здоровья космонавтов. Как влияют микрогравитация и радиация на женскую репродуктивную систему? Увеличивает ли космический полет канцерогенный риск?
Пилотируемые космические полеты и исследование дальнего космоса являются приоритетной деятельностью многих национальных космических агентств. Исследования по определению долгосрочных физиологических реакций и адаптации к космической среде и дальнейшей реадаптации к условиям окружающей среды на Земле имеют решающее значение для безопасности и здоровья космонавтов [1]. Влияние космического полета и космической среды на системы органов, необходимые для выполнения задач в космосе и по возвращении на Землю, получили наибольшее внимание, поскольку они относятся к исследованиям здоровья космонавтов. Со времени первого полета в космос в 1961 г. было выявлено пять основных угроз для длительных космических путешествий: удаленность от Земли, изоляция, закрытая/враждебная окружающая среда, гравитация (или ее отсутствие) и радиация [2].

Микрогравитация
Микрогравитация приводит к сложным биологическим изменениям [2]. Эффекты от воздействия измененной гравитации можно разделить на краткосрочные и долгосрочные. В течение нескольких минут космического полета астронавты могут испытывать укачивание [3]. В течение более длительного периода может происходить ремоделирование сердечно-сосудистой и опорно-двигательной систем [4]. Влияние микрогравитации на физиологические процессы исследуется для разработки адекватных контрмер и минимизации рисков, связанных с длительным космическим полетом. Было показано, что эффекты микрогравитации усиливаются с увеличением продолжительности миссии и расстояния от Земли. В частности, эффекты, связанные с сердечно-сосудистой, опорно-двигательной, нервной и иммунной системами, диагностируются и клинически наблюдаются по возвращении из космоса. Однако исследования половых/гендерных различий в реакции и адаптации к космическим полетам, а также влияния микрогравитации на женскую репродуктивную систему ограничены [5].

Космическое излучение
Излучение (в виде волн или частиц) представляет собой энергию, которую можно классифицировать как неионизирующую или ионизирующую. Однако наиболее биологически активным является ионизирующее излучение, которое может воздействовать на клетки напрямую, когда частицы воздействуют на жизненно важную молекулу-мишень и передают свою энергию, или косвенно, когда частицы воздействуют на другие молекулы (например, молекулы воды), что приводит к образованию реактивных свободных радикалов. Воздействуя на ДНК, ионизирующее излучение может вызвать одноцепочечные или двухцепочечные разрывы ДНК, что может привести к гибели клетки или различным мутациям. Космическая радиация оказывает комплексное воздействие на ткани человека и является этиологическим агентом онкологических, сердечно-сосудистых заболеваний, поражений центральной нервной системы, лучевой болезни и других состояний [6]. Магнитное поле Земли является важнейшим защитным элементом. Учитывая природу ионизирующего космического излучения, повышенная скорость канцерогенеза является одной из основных проблем для длительных космических полетов [7]. У женщин-космонавтов еще не было выявлено увеличения риска рака половых органов [8, 9]. Однако космические экспедиции будут проводиться за пределами низкой околоземной орбиты и будут все более продолжительными, поэтому вызывают опасения последствия влияния космического излучения [10].

Научная литература по репродуктивным изменениям у женщин-астронавтов во время и после космического полета или воздействия имитации микрогравитации остается скудной [5, 9, 11]. Хотя женщины-космонавты успешно зачали и родили детей после космического полета, подробная информация о фертильности после космического полета, осложнениях беременности и исходах родов у женщин отсутствует.
Хотя ионизирующее излучение является известным канцерогеном, облучение частицами в космосе количественно и качественно отличается от γ-излучения или рентгеновских лучей [12]. Это ограничивает понимание риска канцерогенеза, который может быть ассоциирован с космической радиацией. Известны биологические эффекты облучения тяжелыми ионами, приводящие к повреждению и репарации ДНК, нестабильности генома, мутагенезу, хромосомным аберрациям и неопластической трансформации [13]. Мышиные модели обычно использовались для изучения радиационно-индуцированного канцерогенеза, но они не отражают весь спектр сложности патогенеза рака у людей [14].
Действительно, одним из основных ограничений для количественной оценки риска рака, ассоциированного с воздействием космического пространства, является отсутствие данных о лицах, подвергающихся длительному воздействию космической радиации [15]. Исследования в этом направлении будут содействовать разработке мер по защите космонавтов на пути к новым космическим открытиям.

Литература

1. Steller JG, Alberts JR, Ronca AE. Oxidative Stress as Cause, Consequence, or Biomarker of Altered Female Reproduction and Development in the Space Environment. Int J Mol Sci 2018; 19 (12): 3729. DOI: 10.3390/ijms19123729
2. Afshinnekoo E, Scott RT, MacKay MJ et al. Fundamental Biological Features of Spaceflight: Advancing the Field to Enable Deep-Space Exploration [published correction appears in Cell. 2021; 184 (24): 6002]. Cell 2020; 183 (5): 1162–84. DOI: 10.1016/j.cell.2020.10.050
3. Reschke MF, Cohen HS, Cerisano JM et al. Effects of sex and gender on adaptation to space: neurosensory systems. J Womens Health (Larchmt) 2014; 23 (11): 959–62. DOI: 10.1089/jwh.2014.4908
4. Clark BC, Fernhall B, Ploutz-Snyder LL. Adaptations in human neuromuscular function following prolonged unweighting: I. Skeletal muscle contractile properties and applied ischemia efficacy. J Appl Physiol (1985) 2006; 101 (1): 256–63. DOI: 10.1152/japplphysiol.01402.2005
5. Ronca AE, Baker ES, Bavendam TG et al. Effects of sex and gender on adaptations to space: reproductive health. J Womens Health (Larchmt) 2014; 23 (11): 967–74. DOI: 10.1089/jwh.2014.4915
6. Freese S, Reddy AP, Lehnhardt K. Radiation impacts on human health during spaceflight beyond Low Earth Orbit. REACH 2016; 2–4: 1–7. DOI: 10.1016/j.reach.2016.11.002
7. Jones CB, Mange A, Granata L et al. Short and Long-Term Changes in Social Odor Recognition and Plasma Cytokine Levels Following Oxygen (16O) Ion Radiation Exposure. Int J Mol Sci 2019; 20 (2): 339. DOI: 10.3390/ijms20020339
8. Barr YR, Bacal K, Jones JA, Hamilton DR. Breast cancer and spaceflight: risk and management. Aviat Space Environ Med 2007; 78 (4 Suppl.): A26-A37.
9. Steller JG, Blue RS, Burns R et al. Gynecologic Risk Mitigation Considerations for Long-Duration Spaceflight. Aerosp Med Hum Perform 2020; 91 (7): 543–64. DOI: 10.3357/AMHP.5538.2020
10. Zeitlin C, Hassler DM, Cucinotta FA et al. Measurements of energetic particle radiation in transit to Mars on the Mars Science Laboratory. Science 2013; 340 (6136): 1080–4. DOI: 10.1126/science.1235989
11. Mishra B, Luderer U. Reproductive hazards of space travel in women and men [published correction appears in Nat Rev Endocrinol. 2019 Oct 30]. Nat Rev Endocrinol 2019; 15 (12): 713–30. DOI: 10.1038/s41574-019-0267-6
12. Chancellor JC, Blue RS, Cengel KA et al. Limitations in predicting the space radiation health risk for exploration astronauts. NPJ Microgravity 2018; 4: 8. DOI: 10.1038/s41526-018-0043-2
13. Blakely EA, Kronenberg A. Heavy-ion radiobiology: new approaches to delineate mechanisms underlying enhanced biological effectiveness. Radiat Res 1998; 150 (5 Suppl.): S126–S145.
14. Koontz BF, Verhaegen F, De Ruysscher D. Tumour and normal tissue radiobiology in mouse models: how close are mice to mini-humans? Br J Radiol 2017; 90 (1069): 20160441. DOI: 10.1259/bjr.20160441
15. Barcellos-Hoff MH, Blakely EA, Burma S et al. Concepts and challenges in cancer risk prediction for the space radiation environment. Life Sci Space Res (Amst) 2015; 6: 92–103. DOI: 10.1016/j.lssr.2015.07.006