Влияние пола и гендера на адаптацию в космосе: десятилетний отчёт NASA
В рамках работы над проектом облётной миссии Аня Павлыш перевела статью "The Impact of Sex and Gender on Adaptation to Space: Executive Summary".
Согласно правилам конкурса International Gemini Mars Design Competition, в котором мы участвуем с нашим проектом, в экипаже должны быть мужчина и женщина. У этого варианты есть свои плюсы и минусы, но однозначно он даст возможность получить более полные данные о воздействии на человека столь длительного полёта (исходя в том числе из половых отличий).
Абстракт
Этот обзор соединяет в себе шесть индивидуальных рукописей, комментарий и итоговый отчёт о выполнении. Основа этой работы называется «Влияние пола и гендера на адаптацию в космосе» и была разработана в ответ на рекомендацию от 2011 National Academy of Sciences Decadal Survey, «Recapturing будущее для изучения космоса: жизнь и физические науки новой эры», в которой подчеркивалась необходимость полного понимания различий пола и гендера в космосе. Чтобы гарантировать здоровье и безопасность мужчин и женщин-астронавтов во время длительных космических миссий, необходимо изучить и понять влияние, которое пол и гендер оказывают на физиологические и психологические изменения, происходящие во время космического полёта.
В этой подборке рукописей, шесть рабочих групп изучали и подводили итоги опубликованным и неопубликованным на настоящий момент исследованиям людей и животных, связанным с различиям на основе пола и гендера в области кардиоваскулярной, иммунологической, сенсомоторной, опорно-двигательной, репродуктивной и поведенческой адаптации к пилотируемым космическим полётам. Каждая рабочая группа состояла из учёных и врачей из академии, Национальной администрации аэронавтики и космоса (NASA) и других федеральных агентств, и возглавлялась совместно одним представителем NASA и одним представителем внешнего научного сообщества. Рабочие группы общались по телефону и электронной почте более 6 месяцев, чтобы исследовать литературу и данные космических и наземных исследований для определения факторов, зависящих от пола и гендера и влияющих на здоровье экипажа.
В частности, архив данных life sciences и Lifetime Surveillance of Astronaut Health were extensively mined исследовались особенно продолжительно. Группы выявили определенные различия, связанные с полом, которые влияют на риски и оптимальную медицинскую помощь, требующуюся женщинам и мужчинам-астронавтам.
Они демонстрируют инновационные исследования биологии пола и гендера, которая влияет на людей, находящихся на переднем плане изучения космоса.
Крупная картинка в конце текста или здесь
Введение и процесс
Пол и гендер существенно влияют на здоровье на Земле и в космосе. Для обеспечения здоровья и безопасности мужчин и женщин-астронавтов во время длительных космических миссий, необходимо изучить и понять влияние, которое пол и гендер оказывают физиологические и психологические изменения, происходящие во время космического полёта.
На протяжении более 20 лет предпринимаются усиленные попытки понять, в чём мужчины и женщины похожи и различаются по всем аспектам здоровья.
Политика федеральных агентств старается гарантировать, что мужчины и женщины включены в клинические испытания, результаты которых оцениваются с точки зрения сексуальных и гендерных различий.
В 2001 году доклад Института медицины «Имеет ли пол значение», «пол» определяется как классификация мужчины или женщины согласно индивидуальной генетике, а «гендер» относится к саморепрезентации человека в качестве мужчины или женщины на основе социальных взаимодействий.
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) выступило инициатором проведения семинара с университетом Миссури в 2002 году и опубликовало свои выводы в «Пол, космос и адаптация к среде: национальный практикум по определению исследовательских приоритетов в отношении половых различий человеческих реакций в сложных условиях». Результаты включала в себя комплексный обзор существующих данных и рекомендаций для восполнения пробелов в базах знаний НАСА. В 2011 году десятилетний обзор Национальной академии наук «Отвоевать будущее для космоса: жизнь и физические науки для новой эры» подчеркнул необходимость в полной мере понять половые и гендерные различия.
В ответ на это, в 2013 году НАСА и Национальный космический биомедицинский исследовательский институт (NSBRI) заказали исследование, которое вылилось в семинар и этот доклад.
В этом исследовании шесть рабочих групп изучали на сегодняшний день опубликованные и неопубликованные исследования человека и животных, связанные с половыми и гендерными различиями в области сердечно-сосудистой, иммунологической, сенсомоторной, опорно-двигательной, репродуктивной и поведенческой адаптации человека в космосе.
Каждая рабочая группа состояла из учёных и клиницистов из академических кругов, НАСА и других федеральных агентств, и возглавлялась одним представителем НАСА и одним - из внешнего научного сообщества. Рабочие группы общались по телефону и электронной почте в течение 6 месяцев, чтобы провести обзор литературы и данных космических и наземных исследований с целью выявления половых и гендерных факторов, влияющих на здоровье экипажа. В частности, были тщательно изучены архив данных медико-биологических наук (LSDA) и пожизненного наблюдения за здоровьем астронавтов (LSAH). НАСА и NSBRI совместно организовали общедоступный виртуальный семинар 25 июня 2013, в котором сопредседатели рабочей группы представили основные выводы и рекомендации для расстановки приоритетов в биомедицинских исследованиях. Остаток этого итогового отчёта о выполнении содержит краткое изложение основных выводов и рекомендаций, предоставленных шестью рабочими группами.
Результаты и основные выводы
Ключевые демографические данные
По состоянию на июнь 2013 г., демографические данные международной популяции астронавтов и космонавтов показали, что в общей сложности в космос слетали 534 человек - 477 мужчин и 57 женщин (около 11% от общего числа). В общей сложности 129 астронавтов НАСА летали на Международную космическую станцию, включая 103 мужчины и 26 женщин (около 20% от общего числа). Астронавты-женщины космической станции НАСА в среднем на 2 года моложе, чем астронавты-мужчины. Хотя не было никаких существенных различий между процентом мужчин-астронавтов (76%) и женщин-астронавтов (69%), состоявших в браке, у значительно большего процента мужчин-астронавтов был хотя бы один ребенок (67% против 38%) и, в целом, мужчины имеют больше детей, чем женщины. С профессиональной точки зрения, женщины-астронавты НАСА на космический станции почти в два раза чаще обладали докторской степенью, чем их коллеги-мужчины (50% против 28%); и наоборот - мужчины-астронавты НАСА на космической станции имели больше военного опыта (73% против 39%). Половые и гендерные различия, так же как и эти социальные факторы, могут оказать влияние на адаптацию к космическому полёту.
Сердечно-сосудистые заболевания
На Земле сердечно-сосудистые заболевания являются ведущей причиной смерти у женщин и мужчин; у женщин развитие ишемической болезни сердца происходит примерно на десять лет позже, чем у их коллег-мужчин. Несмотря на то, что половые и гендерные различия продолжают сужаться, женщины по-прежнему обладают большей сердечно-сосудистой заболеваемостью и смертностью, отчасти потому, что они не получают последовательно оптимальные стратегии профилактических и диагностических процедур и методов лечения. Различия в сердечно-сосудистых заболеваниях на Земле требуют рассмотрения этих вопросов в космосе. Пока наблюдалась нехватка дифференцированных по половым и гендерным признакам исследований в этой области в космосе, было совершено несколько примечательных выводов, сделанных в ходе последнего десятилетия (Рис. 1).
Один из важных выводов заключается в том, что женщины испытывают мгновенную послеполётную ортостатическую нетерпимость, то есть невозможность стоять на ногах в течение продолжительного периода времени, не падая в обморок. Это условие является более распространенным для женщин-астронавтов по сравнению с их коллегами-мужчинами. Возможный механизм этих дифференцированных по половому признаку различий заключается в том, что у женщин сокращен период сосудистого сопротивления ног, как показал постельный режим, который использован в качестве аналога для микрогравитации. Кроме того, женщины во время космического полёта теряют больший объём плазмы, чем мужчины.
Есть и другие известные половые различия, влияющие на сердечно-сосудистую систему. Например, в ответ на стресс для женщин характерной реакцией является увеличение частоты сердечных сокращений, а мужчины реагируют увеличением сосудистого сопротивления. Космическое воплощение этих земных наблюдений требует дальнейшего изучения. Зрительные нарушения при синдроме внутричерепного давления (VIIP) являются в настоящее время одним из самых серьезных рисков для здоровья, связанных с космическими полётами. VIIP манифестирует анатомическими изменениями глаза, начиная от лёгких (например, сплющивание глазного яблока), заканчивая клинически значимыми (например, отёк диска зрительного нерва) симптомами, с диапазоном соответствующих изменений в зрительной функции (например, гиперметропические смещения в сторону увеличения слепых пятен). У двух пострадавших членов экипажа, послеполетные люмбальные пункции выявили повышенное внутричерепное давление (ВЧД) (т.е. > 25 см H2O). Длительное повышение ВЧД может привести к долгосрочной потере остроты зрения и потенциально также повлиять на неврологические функций.
В НАСА недавно была разработана программа исследования, направленная на выявление ведущих патофизиологий VIIP, которая потом позволит развивать профилактику негативного воздействия факторов космического полёта. В настоящее время этому подвержены 82% мужчин-астронавтов (14 из 17 исследованных) против 62% женщин-астронавтов (5 из 8 исследованных). Эта разница не является статистически значимой, потенциально из-за небольшого числа испытуемых (особенно женщин-астронавтов), исследованных на сегодняшний день. Все клинически значимые случаи, описанные к настоящему времени, произошли у мужчин-астронавтов, а женщины-астронавты обнаружили гораздо более мягкие симптомы нарушения зрения. Наблюдение, что клинически значимые случаи нарушения зрения имели место только среди мужчин-астронавтов, может быть связано с несколькими факторами, включая более высокую растяжимость сосудов у женщин, которое могла их защитить, и чуть меньший средний возраст женщин-астронавтов по сравнению с мужчинами-астронавтами. Половые различия на гормональной базе также могут оказать влияние на растяжимость сосудов и изменение объема плазмы. В настоящее время ведутся исследования, чтобы лучше понять индивидуальную восприимчивость (включая половые различия), а также экологические и поведенческие факторы, связанные с VIIP синдромом.
Иммунологические
Проведенные в земных условиях исследования свидетельствуют о половых различиях в иммунных реакциях. Женщины выдают более мощные иммунные реакции, чем мужчины (рис. 1), в том числе усиленную выработку антител и клеточно-опосредствованную иммунную реакцию. Это делает их более устойчивыми, чем мужчин, к вирусным и бактериальным инфекциям, и, будучи инфицированной, иммунная система женщин дает более надежную реакцию. Как следствие, к активации иммунной системы приводят более высокие показатели аутоиммунитета; следовательно, более 70% людей, страдающих от аутоиммунных заболеваний - женщины. Эти различия могут объясняться влиянием половых гормонов, таких как эстроген, прогестерон и тестостерон, на иммунную функцию клеток, с условием, что каждый гормон дает различные эффекты. Сведений об изменениях в функции и концентрации ключевых компонентов иммунной системы, связанных с космическими полётами, не поступало. Кроме того, в полете происходит реактивация латентных вирусных антигенов, что может сохраняться и после полёта. Соответственно, исследовательская миссия может увеличить риск неблагоприятных последствий для здоровья экипажа, таких как инфекционные заболевания, гиперчувствительность, аутоиммунные заболевания и риск развития злокачественных опухолей.
Излучение представляет серьезную опасность во время космических путешествий. Ионизирующее излучение пагубно влияет кроветворные и другие клетки иммунной системы. Сообщалось, что испытуемые женского пола более чувствительны к радиационно-индуцированному раку, чем субъекты мужского пола. У людей радиационно-индуцированный рак молочной железы сопряжен с повышенным риском для женщин. Кроме того, существует также повышенный риск возникновения у женщин в сравнении с мужчинами других основных типов радиационно-индуцированного рака, таких как, к примеру, рак лёгких.
Сенсомоторные
Мужчины и женщины отличаются по типу большинства сенсорных систем, нейронной анатомии и функциональных реакций. Анатомические половые различия существуют внутри человеческого мозга, в том числе более активное мозолистое тело и более крупный гиппокамп у женщин и укрупненные миндалины у мужчин. По половому признаку также различаются нейронная дифференциация и развитие и нейрохимические проводящие пути. Половые различия зрительных органов включают в себя круговое зрение (ориентация в кружащейся среде), полезависимость (ориентация восприятия, основанная только на визуальных подсказках), восприятие вертикального наклона тела (правильное определение истинной вертикали к земле, когда тело наклонено) и восприятие горизонта. Эти различия могут быть обусловлены биологическими различиями внутри вестибулярной системы, в том числе различиями в структурах внутреннего уха, которые значительно крупнее у мужчин. Мужчины обладают большей чувствительностью к мелким деталям и быстро движущимся стимулам, в то время как женщины отличаются лучшим распознаванием цветов, возможно, потому, что многие мужчины страдают от генетически унаследованного дальтонизма.
Различается по половому признаку реакция на стресс.
У грызунов, стресс усиливает активность у мужских особей, но ухудшает ее у женских. Восприимчивость клеток гиппокампа к хроническому стрессу предположительно играет роль в пост-травматическом стрессовом расстройстве и депрессии, которые являются расстройствами, диспропорционально сильнее влияющими на женщин. Кроме того, кратковременное воздействие ситуации стрессового обучения увеличивает плотность дендритных шипиков у самцов крыс, но уменьшает плотность позвоночника у самок крыс.
Распространено мнение, что женщины более восприимчивы к укачиванию на Земле; тем не менее, лабораторные тесты неоднозначно поддерживают это утверждение.
Клинически исследованные женщины на Земле демонстрируют больше вестибулярных расстройств, таких как головокружение, возможно, из-за того, что у них меньше миелинизированных аксонов в вестибулярном нерве, чем у мужчин.
При переходе к микрогравитации на миссиях на космической станции, женщины-астронавты сообщили показали несколько более высокую подверженность космической болезни движения (КБД) по сравнению с мужчинами (50% женщин сообщили о перенесенном КБД против 38% мужчин). И наоборот, при возвращении на Землю, мужчины-астронавты с космической станции испытывают, судя по записям, симптомы укачивания чаще (47%), чем их коллеги-женщины (40%).
Эти различия не являются статистически значимыми, вероятно, из-за небольшого размера выборки женщин-космонавтов в рамках этого набора данных. Эти данные были обобщены благодаря анализу базы данных LSAH НАСА.
Слуховая чувствительность, при проведении измерений на многих частотах, снижается гораздо более быстрыми темпами у мужчин-астронавтов, чем у женщины-астронавтов. Эти полученные из LSAH данные представляют широкий возрастной диапазон испытуемых (четыре десятилетия) и показывают более быстрое снижение слуха в левом ухе только у мужчин. Что касается человеческой популяции в целом, слух тоже снижается быстрее у мужчин, чем у женщин, отчасти из-за факторов окружающей среды или профессионального риска (например, строительство или работа на заводе). Нет никаких доказательств тому, что половые различия работы слухового аппарата среди астронавтов относятся к пребыванию к в невесомости, а небольшой размер выборки женщин-астронавтов не позволяет сделать какие-либо окончательные выводы.
Опорно-двигательного аппарата
Реакция человеческого опорно-двигательного аппарата на разгрузку сильно варьируется среди индивидов, часто наблюдаются десятикратные различия. Например, после 30 дней одностороннего вывешивания нижней конечности у животных, отдельные реакции в виде потери мышечной массы колеблются от 2,5% до почти 20% площадь поперечного сечения сгибателя подошвы по сравнению с тем, что было до вывешивания.
Аналогичным образом, 6 месяцев в условиях невесомости на борту космической станции «Мир» привели к потере губчатой кости в дистальном отделе голени от 2% до 24%. Эти индивидуальные различия затрудняют определение того, существуют ли специфические эффекты разгрузки по половому признаку. Начальная стартовая точка для костей и мышц может влиять на скорость потери массы при разгрузке в космическом полете, и на то, будет ли линейна эта потеря на протяжении 3-летнего периода, который является примерными временными рамкам для текущих рассматривающихся концепций по достижению поверхности Марса.
Это особенно актуально при разработке контрмер для женщин и мужчин, поскольку мужчины обычно обладают большей мышечной и костной массой. На Земле, артроз коленного сустава значительно чаще встречается у женщин, чем у мужчин.
Факторы риска по половому признаку включают анаболический эффект потери эстрогена в хрящах после менопаузы, более высокую частота предрасположенности к травмам коленей, таких как разрывы передней крестообразной связки и повышенная нестабильность суставов у женщин. Поскольку мышцы служат для стабилизации и амортизации нагрузки в суставах, потеря мышечной массы и силы после продолжительной разгрузки сустава может способствовать травмам и риску ранних дегенеративных изменений суставов, особенно коленных.
Репродуктивные
Существует несколько вопросов о репродуктивном здоровье астронавтов в космосе, в первую очередь, связанных с невесомостью и радиацией. В обеих выборках временное бесплодие было связано с высокой дозой острого ионизирующего облучения, так как половые железы очень чувствительны к такого рода воздействию. Женщины находятся под более высоким риском заболеваемости радиационно-индуцированным раком, преимущественно раком лёгких, щитовидной железы, молочной железы и яичников, поэтому им разрешено проводить значительно меньше времени в космосе, чем мужчинам. Например, 45-летнему мужчине разрешено пребывание в космосе на срок в 344 дня против 187-дневного срока для 45-летней женщины из-за воздействия радиации на космической станции, типичного в моменты солнечного максимума. Теоретически, возможный срок послеполетного канцерогенеза для женщин также более долгий из-за их более долгой средней продолжительности жизни.
Тринадцать женщин-астронавтов родили 18 детей после полёта и не испытывали никаких дополнительных осложнений во время беременности или технологических сбоев во время родовспоможения по сравнению с общей популяцией (Э. С. Бейкер, неопубликованные данные). Систематического слежения за состоянием здоровья потомства не было.
Исследования человека в постельном режиме обнаружили снижение числа живых сперматозоидов, и появилось предположение, что сперматогенез у мужчин может быть затронут воздействием невесомости. Несколько гипоталамо-передатчиков изменяются за счет реальных или моделируемых факторов полета. Были заявлены изменения в гипоталамо гипофизарно гонадной и гипоталамогипофизарно надпочечниковой оси после космического полёта. Изменения включают в себя снижение уровня тестостерона у мужчин, которые постепенно восстанавливаются после возвращения на Землю. Окситоцин снижает реакцию на стресс у мужчин и женщин, снижая уровень кортизола.
Оральные контрацептивы (ОК) уменьшают выброс окситоцина, а также кортизола. Поэтому у женщин, использующих ОК в ходе космического полёта, могут не наблюдаться повышение уровня кортизола и связанная с ним реакция на стресс. На Земле, камни оксалата кальция в мочевыводящих путях более характерны для белых мужчин, а струвитные камни чаще наблюдаются у белых женщин.
Хотя в космической программе США не были зарегистрированы подтвержденные случаи заболеваний мочевыводящих путей во время космического полёта, мужчины и женщины-космонавты столкнулись с камнями после полёта. Существует повышенный риск связанных с полётом обезвоживания и гиперкальциурии, тем самым увеличивается риск возникновения камней оксалата кальция как у женщин, так и у мужчин-астронавтов. Хотя общий показатель не сильно отличается от исследований, проведенных на земле, инфекции мочевыводящих путей в космосе чаще всего встречаются у женщин и поддаются успешному лечению антибиотиками.
Преходящие затруднения при мочеиспускании встречаются у обоих полов, но катетеризация потребовалась только астронавтам-женщинам. Возможные объяснения включают в себя различия в восполнении потери жидкости, в приспособлениях для опорожнения мочевого пузыря в условиях невесомости, и использовании противорвотных средств. Что касается зачатия, яйца рептилий были успешно оплодотворены в ходе космического полета; однако, в космосе был проведен только один эксперимент по спариванию мышей, и потомство оказалось нежизнеспособно.
Поведенческие
Анализ нейроповеденческих мер и мер сна у астронавтов на космической станции не показал никаких различий по половому или гендерному признаку в определении концентрации внимания при помощи теста на психомоторную восприимчивость. Аналогично, на настоящий момент не было выявлено никаких существенных половых различий при использованием собственной оценки загруженности, усталости и стресса среди космонавтов, или качества сна во время полёта или после полёта (Д. Ф. Дингес, личное общение, 2013).
Наземные исследования сна и циркадных ритмов свидетельствует о том, что мужчины набирают значительно больший вес, чем женщины, во время хронического ограничения сна. Кроме того, хроническое ограничение сна может вызвать повышенный рост лептина, а также клеточную иммунную активацию интерлейкина-6 и альфа-фактора некроза опухоли - больше у женщин, чем у мужчин.
На Земле тревожные и депрессивные расстройства в два раза чаще встречаются у женщин, чем у мужчин. Симптомы, диагнозы, сопутствующие заболевания и отклик на лечение у мужчин и женщин отличаются. Нет никаких доказательств тому, что женщины-астронавты испытывают те же риски развития депрессивных и тревожных расстройств, как их визави в общей популяции. В связи с тем, что все кандидаты в астронавты проходят надежный процесс психологического скрининга и отбора, вероятность того, что половые различия повлияют на риск аффективных нарушений, может быть снижена.
Выводы
Принятие обоснованных решений в отношении рисков, контрмер и медицинские процедуры для длительных исследовательских миссий требует более тщательного понимания половых и гендерных различий в адаптации. Многие вопросы остаются без ответа.
Например, на сегодняшний день, более всего клинически значимых случаев нарушений зрения, индуцированных полётом, наблюдались только среди мужчин-астронавтов, но размер выборки женщин-астронавтов, пробывших в космосе долгое время, всё ещё сравнительно невелик. Напротив, ортостатическая нетерпимость проявляется чаще у женщин. Возможны индивидуальные и половые различия - относительно гормонов, стресса и иммунных реакций, сенсорных систем и циркадных систем, которые важно понимать для планирования исследовательской миссии и проектирования космического аппарата. Эти факторы также влияют на то, как астронавты (космонавты) смогут безопасно и продуктивно жить и работать в космосе.
Существует взаимозависимость между шестью физиологическими областями, которые рассматривались в данном анализе. Разработка надлежащих и эффективных контрмер потребует комплексного подхода. Радиация, например, представляет собой суровый элемент космической среды, заслуживающий более всесторонних исследований; для этого анализа он был тщательно рассмотрен только в области репродукции и иммунологии.
Учтя рекомендаций, содержавшиеся в докладе 2002 года, НАСА добилось некоторого прогресса. LSAH и LSDA служат хранилищами и ресурсами прикладных и клинических исследований для научного сообщества и были использованы в шести рабочих группах на протяжении всего этого исследования. Всё чаще при проектировании и выполнении экспериментов, финансируемых НАСА и NSBRI рассматриваются пол и гендер при выборе субъектов и анализе данных.
Неизбежно, космические исследования предполагают небольшое число испытуемых. Текущие анонсы исследований НАСА и NSBRI дают рекомендации относительно надлежащей статистической обработки этих специальных научно-исследовательские задачи.
В последний набор экипажа НАСА отобрало восемь астронавтов, из них четверо женщин и четверо мужчин. Это позитивный шаг в сторону повышения участия женщин-астронавтов в космических полётах и экспериментах. Этот анализ имеет ярко выраженную направленность в половых различиях, поскольку данные, доступные в настоящее время, укладывались в рамки такого подхода.
В будущем, половые и гендерные различия станут все более важными составляющими общего персонализированного медицинского подхода к охране здоровья людей на Земле и в космосе.
Рекомендации
Отбирать больше женщин-астронавтов для космических полётов. Поощрять и облегчать участие большего количества женщин и мужчин в наземных и космических исследованиях.
Сосредоточиться на реакциях конкретных астронавтов на космический полёт и возвращение на Землю. Определить диапазон эффективности конкретных контрмер для физических лиц. Включить половые и гендерные факторы в дизайн экспериментов пилотируемых космических полётов. Включать половые, гендерные и прочие индивидуальные факторы риска в научно-исследовательские программы, финансируемые НАСА.
Благодарности
Г.Б.И.С. и Б.Д.Д. благодарны за поддержку, оказанную NSBRI благодаря Соглашение о сотрудничестве НАСА НКС 9 - 58. Б.С., Э.М. и С.М. и благодарны за поддержку, оказанную отделом продвинутого изучения систем НАСА. Л.Б.Л. и Ж.Б.С. признательны за поддержку, оказанную программой исследования человека в Космическом центре имени Линдона Джонсона и отделом медико-биологических исследований и экологических наук НАСА.
Оригинал статьи: "The Impact of Sex and Gender on Adaptation to Space: Executive Summary".
Рис. 1 (перевод Ateo)
Иллюстрация на английском.
This entry was originally posted at https://alien3.dreamwidth.org/700016.html. Please comment there using OpenID.
Согласно правилам конкурса International Gemini Mars Design Competition, в котором мы участвуем с нашим проектом, в экипаже должны быть мужчина и женщина. У этого варианты есть свои плюсы и минусы, но однозначно он даст возможность получить более полные данные о воздействии на человека столь длительного полёта (исходя в том числе из половых отличий).
Абстракт
Этот обзор соединяет в себе шесть индивидуальных рукописей, комментарий и итоговый отчёт о выполнении. Основа этой работы называется «Влияние пола и гендера на адаптацию в космосе» и была разработана в ответ на рекомендацию от 2011 National Academy of Sciences Decadal Survey, «Recapturing будущее для изучения космоса: жизнь и физические науки новой эры», в которой подчеркивалась необходимость полного понимания различий пола и гендера в космосе. Чтобы гарантировать здоровье и безопасность мужчин и женщин-астронавтов во время длительных космических миссий, необходимо изучить и понять влияние, которое пол и гендер оказывают на физиологические и психологические изменения, происходящие во время космического полёта.
В этой подборке рукописей, шесть рабочих групп изучали и подводили итоги опубликованным и неопубликованным на настоящий момент исследованиям людей и животных, связанным с различиям на основе пола и гендера в области кардиоваскулярной, иммунологической, сенсомоторной, опорно-двигательной, репродуктивной и поведенческой адаптации к пилотируемым космическим полётам. Каждая рабочая группа состояла из учёных и врачей из академии, Национальной администрации аэронавтики и космоса (NASA) и других федеральных агентств, и возглавлялась совместно одним представителем NASA и одним представителем внешнего научного сообщества. Рабочие группы общались по телефону и электронной почте более 6 месяцев, чтобы исследовать литературу и данные космических и наземных исследований для определения факторов, зависящих от пола и гендера и влияющих на здоровье экипажа.
В частности, архив данных life sciences и Lifetime Surveillance of Astronaut Health were extensively mined исследовались особенно продолжительно. Группы выявили определенные различия, связанные с полом, которые влияют на риски и оптимальную медицинскую помощь, требующуюся женщинам и мужчинам-астронавтам.
Они демонстрируют инновационные исследования биологии пола и гендера, которая влияет на людей, находящихся на переднем плане изучения космоса.
Крупная картинка в конце текста или здесь
Введение и процесс
Пол и гендер существенно влияют на здоровье на Земле и в космосе. Для обеспечения здоровья и безопасности мужчин и женщин-астронавтов во время длительных космических миссий, необходимо изучить и понять влияние, которое пол и гендер оказывают физиологические и психологические изменения, происходящие во время космического полёта.
На протяжении более 20 лет предпринимаются усиленные попытки понять, в чём мужчины и женщины похожи и различаются по всем аспектам здоровья.
Политика федеральных агентств старается гарантировать, что мужчины и женщины включены в клинические испытания, результаты которых оцениваются с точки зрения сексуальных и гендерных различий.
В 2001 году доклад Института медицины «Имеет ли пол значение», «пол» определяется как классификация мужчины или женщины согласно индивидуальной генетике, а «гендер» относится к саморепрезентации человека в качестве мужчины или женщины на основе социальных взаимодействий.
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) выступило инициатором проведения семинара с университетом Миссури в 2002 году и опубликовало свои выводы в «Пол, космос и адаптация к среде: национальный практикум по определению исследовательских приоритетов в отношении половых различий человеческих реакций в сложных условиях». Результаты включала в себя комплексный обзор существующих данных и рекомендаций для восполнения пробелов в базах знаний НАСА. В 2011 году десятилетний обзор Национальной академии наук «Отвоевать будущее для космоса: жизнь и физические науки для новой эры» подчеркнул необходимость в полной мере понять половые и гендерные различия.
В ответ на это, в 2013 году НАСА и Национальный космический биомедицинский исследовательский институт (NSBRI) заказали исследование, которое вылилось в семинар и этот доклад.
В этом исследовании шесть рабочих групп изучали на сегодняшний день опубликованные и неопубликованные исследования человека и животных, связанные с половыми и гендерными различиями в области сердечно-сосудистой, иммунологической, сенсомоторной, опорно-двигательной, репродуктивной и поведенческой адаптации человека в космосе.
Каждая рабочая группа состояла из учёных и клиницистов из академических кругов, НАСА и других федеральных агентств, и возглавлялась одним представителем НАСА и одним - из внешнего научного сообщества. Рабочие группы общались по телефону и электронной почте в течение 6 месяцев, чтобы провести обзор литературы и данных космических и наземных исследований с целью выявления половых и гендерных факторов, влияющих на здоровье экипажа. В частности, были тщательно изучены архив данных медико-биологических наук (LSDA) и пожизненного наблюдения за здоровьем астронавтов (LSAH). НАСА и NSBRI совместно организовали общедоступный виртуальный семинар 25 июня 2013, в котором сопредседатели рабочей группы представили основные выводы и рекомендации для расстановки приоритетов в биомедицинских исследованиях. Остаток этого итогового отчёта о выполнении содержит краткое изложение основных выводов и рекомендаций, предоставленных шестью рабочими группами.
Результаты и основные выводы
Ключевые демографические данные
По состоянию на июнь 2013 г., демографические данные международной популяции астронавтов и космонавтов показали, что в общей сложности в космос слетали 534 человек - 477 мужчин и 57 женщин (около 11% от общего числа). В общей сложности 129 астронавтов НАСА летали на Международную космическую станцию, включая 103 мужчины и 26 женщин (около 20% от общего числа). Астронавты-женщины космической станции НАСА в среднем на 2 года моложе, чем астронавты-мужчины. Хотя не было никаких существенных различий между процентом мужчин-астронавтов (76%) и женщин-астронавтов (69%), состоявших в браке, у значительно большего процента мужчин-астронавтов был хотя бы один ребенок (67% против 38%) и, в целом, мужчины имеют больше детей, чем женщины. С профессиональной точки зрения, женщины-астронавты НАСА на космический станции почти в два раза чаще обладали докторской степенью, чем их коллеги-мужчины (50% против 28%); и наоборот - мужчины-астронавты НАСА на космической станции имели больше военного опыта (73% против 39%). Половые и гендерные различия, так же как и эти социальные факторы, могут оказать влияние на адаптацию к космическому полёту.
Сердечно-сосудистые заболевания
На Земле сердечно-сосудистые заболевания являются ведущей причиной смерти у женщин и мужчин; у женщин развитие ишемической болезни сердца происходит примерно на десять лет позже, чем у их коллег-мужчин. Несмотря на то, что половые и гендерные различия продолжают сужаться, женщины по-прежнему обладают большей сердечно-сосудистой заболеваемостью и смертностью, отчасти потому, что они не получают последовательно оптимальные стратегии профилактических и диагностических процедур и методов лечения. Различия в сердечно-сосудистых заболеваниях на Земле требуют рассмотрения этих вопросов в космосе. Пока наблюдалась нехватка дифференцированных по половым и гендерным признакам исследований в этой области в космосе, было совершено несколько примечательных выводов, сделанных в ходе последнего десятилетия (Рис. 1).
Один из важных выводов заключается в том, что женщины испытывают мгновенную послеполётную ортостатическую нетерпимость, то есть невозможность стоять на ногах в течение продолжительного периода времени, не падая в обморок. Это условие является более распространенным для женщин-астронавтов по сравнению с их коллегами-мужчинами. Возможный механизм этих дифференцированных по половому признаку различий заключается в том, что у женщин сокращен период сосудистого сопротивления ног, как показал постельный режим, который использован в качестве аналога для микрогравитации. Кроме того, женщины во время космического полёта теряют больший объём плазмы, чем мужчины.
Есть и другие известные половые различия, влияющие на сердечно-сосудистую систему. Например, в ответ на стресс для женщин характерной реакцией является увеличение частоты сердечных сокращений, а мужчины реагируют увеличением сосудистого сопротивления. Космическое воплощение этих земных наблюдений требует дальнейшего изучения. Зрительные нарушения при синдроме внутричерепного давления (VIIP) являются в настоящее время одним из самых серьезных рисков для здоровья, связанных с космическими полётами. VIIP манифестирует анатомическими изменениями глаза, начиная от лёгких (например, сплющивание глазного яблока), заканчивая клинически значимыми (например, отёк диска зрительного нерва) симптомами, с диапазоном соответствующих изменений в зрительной функции (например, гиперметропические смещения в сторону увеличения слепых пятен). У двух пострадавших членов экипажа, послеполетные люмбальные пункции выявили повышенное внутричерепное давление (ВЧД) (т.е. > 25 см H2O). Длительное повышение ВЧД может привести к долгосрочной потере остроты зрения и потенциально также повлиять на неврологические функций.
В НАСА недавно была разработана программа исследования, направленная на выявление ведущих патофизиологий VIIP, которая потом позволит развивать профилактику негативного воздействия факторов космического полёта. В настоящее время этому подвержены 82% мужчин-астронавтов (14 из 17 исследованных) против 62% женщин-астронавтов (5 из 8 исследованных). Эта разница не является статистически значимой, потенциально из-за небольшого числа испытуемых (особенно женщин-астронавтов), исследованных на сегодняшний день. Все клинически значимые случаи, описанные к настоящему времени, произошли у мужчин-астронавтов, а женщины-астронавты обнаружили гораздо более мягкие симптомы нарушения зрения. Наблюдение, что клинически значимые случаи нарушения зрения имели место только среди мужчин-астронавтов, может быть связано с несколькими факторами, включая более высокую растяжимость сосудов у женщин, которое могла их защитить, и чуть меньший средний возраст женщин-астронавтов по сравнению с мужчинами-астронавтами. Половые различия на гормональной базе также могут оказать влияние на растяжимость сосудов и изменение объема плазмы. В настоящее время ведутся исследования, чтобы лучше понять индивидуальную восприимчивость (включая половые различия), а также экологические и поведенческие факторы, связанные с VIIP синдромом.
Иммунологические
Проведенные в земных условиях исследования свидетельствуют о половых различиях в иммунных реакциях. Женщины выдают более мощные иммунные реакции, чем мужчины (рис. 1), в том числе усиленную выработку антител и клеточно-опосредствованную иммунную реакцию. Это делает их более устойчивыми, чем мужчин, к вирусным и бактериальным инфекциям, и, будучи инфицированной, иммунная система женщин дает более надежную реакцию. Как следствие, к активации иммунной системы приводят более высокие показатели аутоиммунитета; следовательно, более 70% людей, страдающих от аутоиммунных заболеваний - женщины. Эти различия могут объясняться влиянием половых гормонов, таких как эстроген, прогестерон и тестостерон, на иммунную функцию клеток, с условием, что каждый гормон дает различные эффекты. Сведений об изменениях в функции и концентрации ключевых компонентов иммунной системы, связанных с космическими полётами, не поступало. Кроме того, в полете происходит реактивация латентных вирусных антигенов, что может сохраняться и после полёта. Соответственно, исследовательская миссия может увеличить риск неблагоприятных последствий для здоровья экипажа, таких как инфекционные заболевания, гиперчувствительность, аутоиммунные заболевания и риск развития злокачественных опухолей.
Излучение представляет серьезную опасность во время космических путешествий. Ионизирующее излучение пагубно влияет кроветворные и другие клетки иммунной системы. Сообщалось, что испытуемые женского пола более чувствительны к радиационно-индуцированному раку, чем субъекты мужского пола. У людей радиационно-индуцированный рак молочной железы сопряжен с повышенным риском для женщин. Кроме того, существует также повышенный риск возникновения у женщин в сравнении с мужчинами других основных типов радиационно-индуцированного рака, таких как, к примеру, рак лёгких.
Сенсомоторные
Мужчины и женщины отличаются по типу большинства сенсорных систем, нейронной анатомии и функциональных реакций. Анатомические половые различия существуют внутри человеческого мозга, в том числе более активное мозолистое тело и более крупный гиппокамп у женщин и укрупненные миндалины у мужчин. По половому признаку также различаются нейронная дифференциация и развитие и нейрохимические проводящие пути. Половые различия зрительных органов включают в себя круговое зрение (ориентация в кружащейся среде), полезависимость (ориентация восприятия, основанная только на визуальных подсказках), восприятие вертикального наклона тела (правильное определение истинной вертикали к земле, когда тело наклонено) и восприятие горизонта. Эти различия могут быть обусловлены биологическими различиями внутри вестибулярной системы, в том числе различиями в структурах внутреннего уха, которые значительно крупнее у мужчин. Мужчины обладают большей чувствительностью к мелким деталям и быстро движущимся стимулам, в то время как женщины отличаются лучшим распознаванием цветов, возможно, потому, что многие мужчины страдают от генетически унаследованного дальтонизма.
Различается по половому признаку реакция на стресс.
У грызунов, стресс усиливает активность у мужских особей, но ухудшает ее у женских. Восприимчивость клеток гиппокампа к хроническому стрессу предположительно играет роль в пост-травматическом стрессовом расстройстве и депрессии, которые являются расстройствами, диспропорционально сильнее влияющими на женщин. Кроме того, кратковременное воздействие ситуации стрессового обучения увеличивает плотность дендритных шипиков у самцов крыс, но уменьшает плотность позвоночника у самок крыс.
Распространено мнение, что женщины более восприимчивы к укачиванию на Земле; тем не менее, лабораторные тесты неоднозначно поддерживают это утверждение.
Клинически исследованные женщины на Земле демонстрируют больше вестибулярных расстройств, таких как головокружение, возможно, из-за того, что у них меньше миелинизированных аксонов в вестибулярном нерве, чем у мужчин.
При переходе к микрогравитации на миссиях на космической станции, женщины-астронавты сообщили показали несколько более высокую подверженность космической болезни движения (КБД) по сравнению с мужчинами (50% женщин сообщили о перенесенном КБД против 38% мужчин). И наоборот, при возвращении на Землю, мужчины-астронавты с космической станции испытывают, судя по записям, симптомы укачивания чаще (47%), чем их коллеги-женщины (40%).
Эти различия не являются статистически значимыми, вероятно, из-за небольшого размера выборки женщин-космонавтов в рамках этого набора данных. Эти данные были обобщены благодаря анализу базы данных LSAH НАСА.
Слуховая чувствительность, при проведении измерений на многих частотах, снижается гораздо более быстрыми темпами у мужчин-астронавтов, чем у женщины-астронавтов. Эти полученные из LSAH данные представляют широкий возрастной диапазон испытуемых (четыре десятилетия) и показывают более быстрое снижение слуха в левом ухе только у мужчин. Что касается человеческой популяции в целом, слух тоже снижается быстрее у мужчин, чем у женщин, отчасти из-за факторов окружающей среды или профессионального риска (например, строительство или работа на заводе). Нет никаких доказательств тому, что половые различия работы слухового аппарата среди астронавтов относятся к пребыванию к в невесомости, а небольшой размер выборки женщин-астронавтов не позволяет сделать какие-либо окончательные выводы.
Опорно-двигательного аппарата
Реакция человеческого опорно-двигательного аппарата на разгрузку сильно варьируется среди индивидов, часто наблюдаются десятикратные различия. Например, после 30 дней одностороннего вывешивания нижней конечности у животных, отдельные реакции в виде потери мышечной массы колеблются от 2,5% до почти 20% площадь поперечного сечения сгибателя подошвы по сравнению с тем, что было до вывешивания.
Аналогичным образом, 6 месяцев в условиях невесомости на борту космической станции «Мир» привели к потере губчатой кости в дистальном отделе голени от 2% до 24%. Эти индивидуальные различия затрудняют определение того, существуют ли специфические эффекты разгрузки по половому признаку. Начальная стартовая точка для костей и мышц может влиять на скорость потери массы при разгрузке в космическом полете, и на то, будет ли линейна эта потеря на протяжении 3-летнего периода, который является примерными временными рамкам для текущих рассматривающихся концепций по достижению поверхности Марса.
Это особенно актуально при разработке контрмер для женщин и мужчин, поскольку мужчины обычно обладают большей мышечной и костной массой. На Земле, артроз коленного сустава значительно чаще встречается у женщин, чем у мужчин.
Факторы риска по половому признаку включают анаболический эффект потери эстрогена в хрящах после менопаузы, более высокую частота предрасположенности к травмам коленей, таких как разрывы передней крестообразной связки и повышенная нестабильность суставов у женщин. Поскольку мышцы служат для стабилизации и амортизации нагрузки в суставах, потеря мышечной массы и силы после продолжительной разгрузки сустава может способствовать травмам и риску ранних дегенеративных изменений суставов, особенно коленных.
Репродуктивные
Существует несколько вопросов о репродуктивном здоровье астронавтов в космосе, в первую очередь, связанных с невесомостью и радиацией. В обеих выборках временное бесплодие было связано с высокой дозой острого ионизирующего облучения, так как половые железы очень чувствительны к такого рода воздействию. Женщины находятся под более высоким риском заболеваемости радиационно-индуцированным раком, преимущественно раком лёгких, щитовидной железы, молочной железы и яичников, поэтому им разрешено проводить значительно меньше времени в космосе, чем мужчинам. Например, 45-летнему мужчине разрешено пребывание в космосе на срок в 344 дня против 187-дневного срока для 45-летней женщины из-за воздействия радиации на космической станции, типичного в моменты солнечного максимума. Теоретически, возможный срок послеполетного канцерогенеза для женщин также более долгий из-за их более долгой средней продолжительности жизни.
Тринадцать женщин-астронавтов родили 18 детей после полёта и не испытывали никаких дополнительных осложнений во время беременности или технологических сбоев во время родовспоможения по сравнению с общей популяцией (Э. С. Бейкер, неопубликованные данные). Систематического слежения за состоянием здоровья потомства не было.
Исследования человека в постельном режиме обнаружили снижение числа живых сперматозоидов, и появилось предположение, что сперматогенез у мужчин может быть затронут воздействием невесомости. Несколько гипоталамо-передатчиков изменяются за счет реальных или моделируемых факторов полета. Были заявлены изменения в гипоталамо гипофизарно гонадной и гипоталамогипофизарно надпочечниковой оси после космического полёта. Изменения включают в себя снижение уровня тестостерона у мужчин, которые постепенно восстанавливаются после возвращения на Землю. Окситоцин снижает реакцию на стресс у мужчин и женщин, снижая уровень кортизола.
Оральные контрацептивы (ОК) уменьшают выброс окситоцина, а также кортизола. Поэтому у женщин, использующих ОК в ходе космического полёта, могут не наблюдаться повышение уровня кортизола и связанная с ним реакция на стресс. На Земле, камни оксалата кальция в мочевыводящих путях более характерны для белых мужчин, а струвитные камни чаще наблюдаются у белых женщин.
Хотя в космической программе США не были зарегистрированы подтвержденные случаи заболеваний мочевыводящих путей во время космического полёта, мужчины и женщины-космонавты столкнулись с камнями после полёта. Существует повышенный риск связанных с полётом обезвоживания и гиперкальциурии, тем самым увеличивается риск возникновения камней оксалата кальция как у женщин, так и у мужчин-астронавтов. Хотя общий показатель не сильно отличается от исследований, проведенных на земле, инфекции мочевыводящих путей в космосе чаще всего встречаются у женщин и поддаются успешному лечению антибиотиками.
Преходящие затруднения при мочеиспускании встречаются у обоих полов, но катетеризация потребовалась только астронавтам-женщинам. Возможные объяснения включают в себя различия в восполнении потери жидкости, в приспособлениях для опорожнения мочевого пузыря в условиях невесомости, и использовании противорвотных средств. Что касается зачатия, яйца рептилий были успешно оплодотворены в ходе космического полета; однако, в космосе был проведен только один эксперимент по спариванию мышей, и потомство оказалось нежизнеспособно.
Поведенческие
Анализ нейроповеденческих мер и мер сна у астронавтов на космической станции не показал никаких различий по половому или гендерному признаку в определении концентрации внимания при помощи теста на психомоторную восприимчивость. Аналогично, на настоящий момент не было выявлено никаких существенных половых различий при использованием собственной оценки загруженности, усталости и стресса среди космонавтов, или качества сна во время полёта или после полёта (Д. Ф. Дингес, личное общение, 2013).
Наземные исследования сна и циркадных ритмов свидетельствует о том, что мужчины набирают значительно больший вес, чем женщины, во время хронического ограничения сна. Кроме того, хроническое ограничение сна может вызвать повышенный рост лептина, а также клеточную иммунную активацию интерлейкина-6 и альфа-фактора некроза опухоли - больше у женщин, чем у мужчин.
На Земле тревожные и депрессивные расстройства в два раза чаще встречаются у женщин, чем у мужчин. Симптомы, диагнозы, сопутствующие заболевания и отклик на лечение у мужчин и женщин отличаются. Нет никаких доказательств тому, что женщины-астронавты испытывают те же риски развития депрессивных и тревожных расстройств, как их визави в общей популяции. В связи с тем, что все кандидаты в астронавты проходят надежный процесс психологического скрининга и отбора, вероятность того, что половые различия повлияют на риск аффективных нарушений, может быть снижена.
Выводы
Принятие обоснованных решений в отношении рисков, контрмер и медицинские процедуры для длительных исследовательских миссий требует более тщательного понимания половых и гендерных различий в адаптации. Многие вопросы остаются без ответа.
Например, на сегодняшний день, более всего клинически значимых случаев нарушений зрения, индуцированных полётом, наблюдались только среди мужчин-астронавтов, но размер выборки женщин-астронавтов, пробывших в космосе долгое время, всё ещё сравнительно невелик. Напротив, ортостатическая нетерпимость проявляется чаще у женщин. Возможны индивидуальные и половые различия - относительно гормонов, стресса и иммунных реакций, сенсорных систем и циркадных систем, которые важно понимать для планирования исследовательской миссии и проектирования космического аппарата. Эти факторы также влияют на то, как астронавты (космонавты) смогут безопасно и продуктивно жить и работать в космосе.
Существует взаимозависимость между шестью физиологическими областями, которые рассматривались в данном анализе. Разработка надлежащих и эффективных контрмер потребует комплексного подхода. Радиация, например, представляет собой суровый элемент космической среды, заслуживающий более всесторонних исследований; для этого анализа он был тщательно рассмотрен только в области репродукции и иммунологии.
Учтя рекомендаций, содержавшиеся в докладе 2002 года, НАСА добилось некоторого прогресса. LSAH и LSDA служат хранилищами и ресурсами прикладных и клинических исследований для научного сообщества и были использованы в шести рабочих группах на протяжении всего этого исследования. Всё чаще при проектировании и выполнении экспериментов, финансируемых НАСА и NSBRI рассматриваются пол и гендер при выборе субъектов и анализе данных.
Неизбежно, космические исследования предполагают небольшое число испытуемых. Текущие анонсы исследований НАСА и NSBRI дают рекомендации относительно надлежащей статистической обработки этих специальных научно-исследовательские задачи.
В последний набор экипажа НАСА отобрало восемь астронавтов, из них четверо женщин и четверо мужчин. Это позитивный шаг в сторону повышения участия женщин-астронавтов в космических полётах и экспериментах. Этот анализ имеет ярко выраженную направленность в половых различиях, поскольку данные, доступные в настоящее время, укладывались в рамки такого подхода.
В будущем, половые и гендерные различия станут все более важными составляющими общего персонализированного медицинского подхода к охране здоровья людей на Земле и в космосе.
Рекомендации
Отбирать больше женщин-астронавтов для космических полётов. Поощрять и облегчать участие большего количества женщин и мужчин в наземных и космических исследованиях.
Сосредоточиться на реакциях конкретных астронавтов на космический полёт и возвращение на Землю. Определить диапазон эффективности конкретных контрмер для физических лиц. Включить половые и гендерные факторы в дизайн экспериментов пилотируемых космических полётов. Включать половые, гендерные и прочие индивидуальные факторы риска в научно-исследовательские программы, финансируемые НАСА.
Благодарности
Г.Б.И.С. и Б.Д.Д. благодарны за поддержку, оказанную NSBRI благодаря Соглашение о сотрудничестве НАСА НКС 9 - 58. Б.С., Э.М. и С.М. и благодарны за поддержку, оказанную отделом продвинутого изучения систем НАСА. Л.Б.Л. и Ж.Б.С. признательны за поддержку, оказанную программой исследования человека в Космическом центре имени Линдона Джонсона и отделом медико-биологических исследований и экологических наук НАСА.
Оригинал статьи: "The Impact of Sex and Gender on Adaptation to Space: Executive Summary".
Рис. 1 (перевод Ateo)
Иллюстрация на английском.
This entry was originally posted at https://alien3.dreamwidth.org/700016.html. Please comment there using OpenID.