И вот современные исследования показывают, что изменение магнитного поля влияет на метаболизм и приводит к образованию реактивных форм кислорода, что позволяет предположить, какие процессы могут развиваться у астронавтов при полётах за пределы Луны. В этом выпуске подкаста «Регенеративное здоровье» я снова беседую с профессором Джеффри Гаем из фонда Guy Foundation, а также с его коллегой, профессором Алистером Нанном, одним из ведущих мировых исследователей в области квантовой биологии.
Мы решили обсудить несколько тем, главным образом недавний Доклад по космическому здоровью, опубликованный Фондом, и его значение для оптимизации здоровья, предотвращения хронических заболеваний и, в конечном счёте, для жизни на Земле.
Как вы начали рассматривать здоровье под углом космоса?
Мы проводим серию симпозиумов дважды в год, на которых обсуждаем определённые темы. Пару лет назад мы сосредоточились на изучении субатомного спина. Если гравитация придаёт материальным объектам вес, то магнитные поля определяют спин субатомных частиц.
Мы задумались о молекулярных взаимодействиях: изменение спина может повлиять на исход этих реакций, что особенно актуально для компонентов цепи переноса электронов в митохондриях. Хотя пока не существует эпидемиологических данных о заболеваниях, вызванных изменениями магнитного поля или спина, и хотя проводились исследования по влиянию мобильных телефонов, не изучались эффекты низкоинтенсивных магнитных полей – гипомагнитной среды. Таким образом, медицина пока не обращала должного внимания на этот фактор. Однако внезапно стало ясно, что люди скоро отправятся в регионы, где магнитное поле отсутствует – за пределы магнитосферы Земли.
На Луне и почти на Марсе магнитное поле практически отсутствует, и это натолкнуло нас на мысль, что некоторые патологии, наблюдаемые у возвращающихся астронавтов, могут быть связаны не только с микрогравитацией и радиацией, но и с изменением метаболических условий и функционирования митохондрий. Чтобы глубже изучить этот вопрос, мы организовали полудневное симпозиум с участием космических учёных несколько лет назад. Тогда стало очевидно, что влияние магнитных полей и спина на здоровье в условиях космического полёта было практически незамечено. Мы решили подготовить доклад, собрав рабочую группу из около 30 ведущих экспертов со всего мира, на создание которого ушло почти два года.
Итоговый Доклад был опубликован в октябре, его главным автором стал Алистер Нанн в сотрудничестве с коллегами. Исследования показали, что за последние 10–12 лет уже существовали публикации, в которых космические учёные задавались вопросом о влиянии гипермагнитных полей, но крупные агентства вроде NASA, «Роскосмоса» и других сосредоточены на вопросах гравитации и радиации. Другие факторы оставались вне внимания – до настоящего времени нам стало очевидно, что вопрос изменения магнитного поля имеет огромное значение для понимания процессов, протекающих в космосе.
Как вы пришли к такому определению оптимального здоровья?
Доклад вводит понятие фенотипа ускоренного старения, возникающего в условиях космических полётов.
Проще говоря, когда вы отправляетесь за пределы «зоны Златовласки» Земли, вы начинаете стареть быстрее, а митохондрии начинают функционировать хуже. Определение оптимального здоровья звучит так: «Оптимальное здоровье – это фенотип, который максимизирует продолжительность здоровой жизни и работоспособность, при этом демонстрируя сжатие морбидности по сравнению с максимальной продолжительностью жизни данного вида». Иными словами, организм остаётся здоровым и функциональным большую часть жизни, а признаки заболеваний появляются лишь незадолго до естественной смерти. Эта идея возникла в сотрудничестве с профессором Джимми Беллом из Вестминстера.
Нас всегда интересовал вопрос, почему современный образ жизни ускоряет процессы старения. Растущая распространённость ожирения и так называемого метаболического синдрома – который включает увеличение висцерального жира, инсулинорезистентность, диабет и другие нарушения – свидетельствует о том, что люди стареют быстрее. Это связано не только с диабетом, но и с повышенным риском развития рака и болезни Альцгеймера. Анализ данных показывает, что средняя продолжительность здоровой жизни на планете составляет около 80–85 лет, хотя признаки болезни могут начинаться уже в 65–70 лет.
При здоровом образе жизни, например, в средиземноморском, люди живут дольше и остаются здоровыми до последних лет жизни, тогда как вредный образ жизни приводит к снижению продолжительности жизни.
В чем разница между высокоэнергетической и низкоэнергетической радиацией?
Важно отметить, что космическая радиация делится на две категории. Низкоэнергетичное ионизирующее излучение, такое как гамма-лучи, отличается от высокоэнергетичного излучения, связанного с тяжёлыми ядрами (например, углеродом или железом), образующимися при взрывах туманностей. Эти частицы обладают тысячекратной энергией по сравнению с гамма-лучами и рассеиваются совершенно иным образом, передавая значительно больше энергии клеточным системам.
Первоначальные исследования радиации проводились в условиях острых облучений, как при лечении рака, однако в космической среде астронавты подвергаются низкой дозе облучения на протяжении длительного времени – в 200–300 раз выше, чем на Земле. При этом способы распределения дозы во времени оказывают существенное влияние: короткий период высоко-интенсивного облучения и продленный длительный эффект оказывают разные биологические последствия. Высокоэнергетическое излучение поражает не только ДНК, вызывая мутации и риск развития рака, но и повреждает митохондрии, которые отвечают за выработку антиоксидантов и поддержание целостности генома.
Нарушение функций митохондрий ведёт к снижению продуцирования мелатонина, потере циркадного ритма и другим сбоям в клеточном метаболизме.
Почему организм использует как солнечные, так и эндогенные фотоны для регуляции своих процессов?
Современные исследования в области квантовой биологии демонстрируют, что одним из ключевых вопросов было объяснение, как птицы ориентируются с помощью магнитных полей — процесс, связанный с квантовым спином. Мы теперь понимаем, что изменение магнитного поля может влиять на метаболизм через образование реактивных видов кислорода. При этом важно различать солнечные фотоны, поступающие извне, и эндогенные фотоны, вырабатываемые самим организмом.
Оба типа фотонов играют роль в регуляции клеточных процессов, таких как передача сигналов через редокс-реакции, и помогают поддерживать баланс между повреждением и репарацией.
Как воздействие синего света в условиях искусственного освещения влияет на здоровье астронавтов?
На Международной космической станции традиционно используется узкий спектр светодиодного освещения, который почти полностью состоит из синего света. При нормальных условиях на Земле солнечный свет представляет собой сбалансированный спектр, где красные и инфракрасные фотоны составляют более половины излучения, проникающего в ткани.
Однако в космосе, где освещение часто ограничено искусственными источниками, возникает избыток синего света, что может негативно сказываться на митохондриальной функции и способствовать развитию преддиабетического состояния даже у высокофизически подготовленных астронавтов. Отсутствие красного и инфракрасного света нарушает естественную регуляцию клеточного метаболизма, что обостряет проблемы, связанные с условиями космической среды.
Можно ли ожидать, что длительное пребывание в космосе приведёт к фенотипу, напоминающему тяжёлый длительный COVID, когда функция митохондрий будет критически снижена?
Существует вероятность, что длительное пребывание за пределами магнитосферы Земли и в гипомагнитной среде приведёт к значительному ухудшению митохондриальной функции.
Например, даже при великолепной физической форме астронавтов данные могут указывать на нарушение энергетического обмена, что со временем может привести к ускоренному старению. Хотя многие эффекты остаются прежними и незамеченными на первый взгляд, исследователи обеспокоены тем, что изменения, накапливающиеся в течение нескольких лет, могут стать особенно выраженными по мере старения организма. Проблема аналогична феномену «долгого COVID»: первоначально незаметные нарушения метаболизма с течением времени перерастают в серьёзные патологии.
Какие пути могут стать решением проблем космического здоровья?
Если удастся выявить и нейтрализовать негативное воздействие факторов космической среды, полученные данные могут помочь не только обеспечить здоровье астронавтов, но и найти новые подходы к лечению заболеваний, возникающих при современном образе жизни на Земле. Одним из возможных путей является применение центрифуг для создания искусственной гравитации, что позволит компенсировать её отсутствие в космосе и поддерживать нормальную работу митохондрий. Другие решения могут включать корректировку спектра освещения за счёт внедрения красного и инфракрасного света, создание локальных магнитных полей с помощью специальных костюмов или установка специальных световых систем в космических модулях.
Также обсуждаются возможности использования природных компонентов. Например, экстракты растений, богатых полифенолами, могут помочь улучшить митохондриальную функцию. Предполагается выращивать растения в космических условиях, чтобы они самостоятельно адаптировались к экстремальным факторам, а затем использовать их биоактивные вещества для поддержки здоровья астронавтов. Таким образом, космический полёт ассоциируется с фенотипом ускоренного старения, который проявляется через нарушение функции митохондрий в результате совокупности факторов: отсутствия привычной гравитации, длительного воздействия высоких доз космической радиации, дефицита инфракрасного излучения, искусственных схем освещения и отсутствия магнитного поля.
Все эти факторы влияют на клеточные процессы, нарушая энергетический баланс и приводя к ускоренному старению и развитию заболеваний. Если удастся правильно охарактеризовать эти явления и разработать меры по их компенсации, полученные знания смогут помочь нам не только обеспечить выживаемость в космических условиях, но и найти новые способы борьбы с заболеваниями, связанными с образом жизни на Земле.
