Камнеобразование в почках в космосе - Renal stone formation in space

Неопознанный камень в почках.

Образование почечных камней и их прохождение во время космического полета потенциально могут представлять серьезный риск для здоровья и безопасности членов экипажа и могут повлиять на результат миссии. Хотя почечные камни успешно лечатся на Земле, их появление во время космического полета может оказаться проблематичным.

Причины и меры противодействия

Причины

На этой микрофотографии видны кристаллы оксалата кальция в моче. Эти маленькие кристаллы могут образовывать почечные камни. Риск почечного камня во время космического полета проводится на борту Международной космической станции.
Палочки с шипами кристаллов мочевой кислоты из образца синовиальной жидкости, сфотографированные в поляризованном свете.
Струвит (магний-аммонийфосфат) камни, удаляемые из мочевого пузыря собаки.

Несколько факторов способствуют образованию почечных камней в космосе. Изменения в диете, метаболизм костей, обезвоживание, повышенное потребление соли, а также уменьшение объема мочи и повышенное насыщение мочи - все это возможные причины образования почечных камней. Было отмечено, что изменения биохимии мочи, вызванные космическими полетами, способствуют образованию камней.

Другие возможные причины включают:

  • повышенный pH мочи
  • история или предрасположенность к камнеобразованию
  • стабильность питания в полете
  • консервирование пищи с использованием соли
  • количество бортовой воды
  • ограниченные источники питания
  • повышенная диета животного белка

Наиболее распространенным почечным камнем является оксалат кальция, который обычно вызывается излечимыми метаболическими нарушениями, такими как гиперкальциурия (повышенный уровень кальция в моче). Эти камни вызывают боль при прохождении и закупорке и, как известно, рецидивируют.

Камни из мочевой кислоты имеют те же характеристики, что и камни из оксалата кальция, но встречаются гораздо реже (примерно 5% всех почечных камней). Поскольку они полупрозрачные, их нельзя увидеть на рентгенограммах.

Струвят камни генерируются инфекциями уреазы отработанных микроорганизмов, которые способны гидролизовать мочевину в моче до диоксида углерода и аммиака. Струвитные камни могут образовываться при повышении pH мочи выше 7,2, могут заполнять почечную собирающую систему и могут разрушаться в почечной ткани.

Цистиновые камни, вызванные наследственной цистинурией , начинают формироваться в детстве и могут вырасти достаточно большими, чтобы заполнить почечную собирательную систему.

Камни из фосфата кальция, или иначе называемые брушитом , возникают из-за высокого pH мочи и перенасыщения в ней соли фосфата кальция.

Контрмеры

Предотвратить образование камней во время миссии более рентабельно, чем лечить их. Повышенное потребление жидкости увеличит объем мочи и приведет к разбавлению камнеобразующих солей ниже верхнего уровня риска. Избегание продуктов с высоким содержанием жиров и оксалатов (орехи, перец, шоколад, ревень, шпинат, темно-зеленые овощи, фрукты) может помочь уменьшить гипероксалурию (чрезмерное выведение оксалатов с мочой). Уменьшение количества мяса и других пуринсодержащих продуктов подавляет гиперурикозурию (повышенное количество мочевой кислоты в моче).

Оральная щелочь (например, цитрат калия ) повышает pH мочи и помогает подавить образование кристаллов оксалата кальция. Это также работает, связывая кальций с образованием цитрата кальция (ингибитор роста и агрегации кристаллов). Исследования также показали аддитивный эффект цитрата калия. Прием цитрата калия был связан с увеличением плотности костей, а также с предотвращением потери костной массы за счет обеспечения щелочной нагрузки, предотвращающей резорбирующий эффект избытка хлорида натрия на костную ткань. Также было показано, что цитрат калия снижает потерю костной массы у женщин в постменопаузе, а также улучшает баланс кальция у пациентов с ацидозом дистальных почечных канальцев.

На земле

Исследования постельного режима используются как наземные аналоги условий космического полета. Во время этих исследований скорость потери костной массы и последующий состав мочи аналогичны тем, которые наблюдаются в космосе. Недавнее наземное исследование проверило эффективность цитрата калия-магния (аналогично используемому в настоящее время цитрату калия) в качестве меры противодействия камням в почках.

Компьютерное моделирование

Группа Integrated Medical Model (IMM) в Исследовательском центре Гленна в Огайо с конца 2008 года анализирует и оптимизирует данные, собранные об образовании почечных камней.

В космосе

Рисунок 4-1. Баланс кальция во время и после миссий Skylab. Адаптировано из ромба и Джонстона (1979).

Поскольку риск образования почечных камней может привести к потере одного из членов экипажа во время выполнения задания, проводится регулярное тестирование. На сегодняшний день зарегистрирован только один случай образования почечных камней в полете (подробно описан в книге Валентина Лебедева « Дневник космонавта: двести одиннадцать дней в космосе» ).

Скайлаб

В Скайлэб миссия была первыми миссиями , которые расширена за последние несколько дней в сроке. Тестирование во время этих миссий показало, что экскреция кальция увеличилась в начале полета и почти превысила верхний порог нормальной экскреции.

Миссии шаттлов

Рисунок 4-2а. Репрезентативный предполетный профиль риска почечных камней определяется у одного члена экипажа перед краткосрочным полетом (например, космическим шаттлом). СИНИЕ столбцы представляют собой уменьшенный риск, КРАСНЫЕ столбцы - повышенный риск.
Рисунок 4-2b. Репрезентативный профиль риска почечных камней после полета определен у одного и того же члена экипажа сразу после непродолжительного полета (например, космического шаттла). Синие столбцы представляют собой пониженный риск, красные столбцы - повышенный риск.

Исследования экологических и биохимических факторов риска образования камней в почках во время краткосрочных и длительных полетов на шаттле показали, что повышенный риск образования камней из оксалата кальция и мочевой кислоты был очевиден сразу после полета. Было обнаружено, что питание, pH мочи и объемный диурез являются основными факторами, способствующими возникновению этих образований. Во время более длительных миссий шаттла риск образования камней быстро увеличивается на протяжении всей миссии и сохраняется после приземления.

На рисунках 4-2a и 4-2b показаны относительные риски образования камней у представительного члена экипажа полета космического челнока. Ретроспективный обзор медицинских карт камнеобразования у американских астронавтов сообщил, что 12 различных астронавтов сообщили о 14 случаях образования камней в почках, причем 9 из этих случаев произошли в послеполетный период.

Миссии "Шаттл-Мир"

Данные, собранные во время 129-208-дневных миссий " Шаттл-Мир", предполагают, что условия космического полета и последующее возвращение на Землю изменяют состав мочи астронавтов и способствуют образованию почечных камней. Эти данные показывают, что существует повышенный риск образования камней из оксалата кальция и фосфата кальция во время полета, а также повышенный риск образования камней из оксалата кальция и мочевой кислоты сразу после полета. Это развитие камней после полета может быть связано с низким объемом мочи и более высоким pH мочи.

Международная космическая станция (МКС)

Летный эксперимент 96-E057 «Риск почечных камней во время космического полета: оценка и оценка мер противодействия» проводился в экспедициях 3 , 4 , 5 , 6 , 8 , 11 , 12 , 13 и 14 . Целью этого эксперимента было оценить эффективность цитрата калия в полете в качестве меры противодействия образованию почечных камней во время длительного космического полета. Результаты этого эксперимента описали потенциал образования камней в почках у членов экипажа как функцию времени в пространстве, а также потенциал образования камней в послеполетный период.

Будущие исследовательские миссии

Исследовательские миссии представляют собой дополнительную угрозу для результатов миссии, здоровья и безопасности членов экипажа из-за большей продолжительности миссии, а также больших пройденных расстояний. Поскольку острое заболевание, вызванное образованием и прохождением почечных камней, может привести к потере члена экипажа в ходе миссии, крайне важно принять действенные контрмеры до начала исследовательских миссий.

В Таблице 4-4 представлены конкретные сценарии и временные рамки исследовательских миссий.

Таблица 4-4 . Определение продолжительности исследовательских миссий
Продолжительность Продолжительность Расположение миссии Время в пути до места (в днях) Продолжительность пребывания (в днях) Время в пути обратно на Землю (в днях)
короткий Луна 3 8 3
Длинный Луна 5 170 5
короткий Марс 162 40 162
Длинный Марс 189 540 189

Рекомендации

Внешние ссылки

 В эту статью вошли материалы, являющиеся  общественным достоянием, из документа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства : «Здоровье человека и риски при выполнении космических миссий» (PDF) . (НАСА SP-2009-3405)