Sugárvédelem hibernációval
(Rovat: Az emberi élet védelme, Emberes Mars-utazás? - 2022.11.28 07:15.)

Állatkísérletek eredményéből arra következtetnek, hogy az űrhajósok mesterséges hibernálása védelmet nyújthat a kozmikus sugárzás káros hatásai ellen.

A nemzetközi kutatócsoport a darmstadti (Németország) Nehézion Kutatóközpont Biofizikai Osztályának (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung) vezetésével az állatok sugártűrő-képességét vizsgálta mesterséges hibernáció, pontosabban torpor állapotában. A kutatásban japán, olasz, brit és amerikai kutatók is részt vettek, eredményeiket a Nature Scientific Reports folyóiratban publikálták. (A torpor a hibernációhoz és a téli álomhoz hasonló állapot. „A torporban az állat csökkent testhőmérsékletű (hipotermiás) állapotba kerül, és ezt viselkedésbeli inaktivitás kíséri. A torport külső és belső jelzések együttese szabályozza. A torpor általában rövid időszakra (például éjszakára) bekövetkező állapot. A hibernáció vagy téli álom tulajdonképpen a torpor tartós és mély állapota, amelynek kezdetét és végét belső jelek szabályozzák a külső évszakváltozás jelzéseivel összhangban.” – Wikipédia)

A torporban nemcsak a testhőmérséklet csökken, hanem az anyagcsere is, a szívverés és a légzés üteme pedig jelentősen lassul. Molekuláris szinten is változások történnek a szervezetben, csökken a gének aktivitása és lassul a fehérjék szintézise. A kísérletsorozatban a vizsgált állatokat (patkányokat) mesterséges torpor állapotába helyezték, és kimutatták, hogy ebben az állapotban megnő a szervezet ellenálló-képessége a sugárzásokkal szemben. A kutatók szerint az eredmény hasznosítható a hosszú távú űrrepülések során.

Az űrrepülésben a legjelentősebb kockázati tényező a sugárzás. A hosszú időtartamú, bolygóközi küldetések esetében a legnagyobb veszélyt a galaktikus kozmikus sugárzás (GCR) jelenti, ez nagy energiájú töltött részecskékből áll, köztük a távoli galaxisokban keletkezett, erős ionizáló hatású, nehéz ionokból. Ezeknek a részecskéknek olyan nagy az energiája, hogy az űreszközök falán is áthatolnak, aminek következtében az űrhajósok szervezetét hosszú idő alatt a földi háttérnél akár 200-szor erősebb dózis is érheti.

Az SIS18 nehézion-szinkrotron. (Kép: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung)

Azt már eddig is tudták, hogy a természetes hibernáció állapotában az állatok rezisztenssé válnak a sugárzásokkal szemben. A legújabb vizsgálat eredményei viszont azért fontosak, mert sikerült bebizonyítani, hogy a nagy energiájú nehéz ionok jelentette sugárzással szembeni ellenálló-képesség fokozódása abban az esetben is kimutatható, ha az állatok nem a természetes hibernáció állapotában vannak, hanem a rövidebb ideig tartó torport mesterségesen idézik elő. A kísérletek során a japán Gunma Egyetem nehézion egészségügyi központjában gyorsított szénionokkal szimulálták a kozmikus sugárzást.

A GSI kutatói a megfigyelt jelenség szöveti szintű mechanizmusát is azonosítani tudták. Kimutatták, hogy a sejtek károsodásának megakadályozásában két tényező játszik fontos szerepet, a szövetek alacsonyabb oxigénkoncentrációja (hipoxia), illetve az alacsonyabb testhőmérséklet (hipotermia) miatt csökkenő anyagcsere. Az immunológiai és szövettani elemzés megerősítette, hogy a mesterséges torpor megóvja a szöveteket a nagy energiájú sugárzás hatásától. Alacsony hőmérsékleten az anyagcsere változásai a DNS-javításra is hatással vannak. A kutatók rámutatnak, hogy a vizsgálatokat folytatni kell, de az emberes űrrepülésre vonatkozóan csak akkor lehetne következtetéseket levonni, ha embereket is a mesterséges torpor állapotába lehetne helyezni, erre azonban egyelőre nincs biztonságos és ellenőrizhető lehetőség.

A darmstadti GSI-ben jelenleg épülő nemzetközi gyorsítóközpont, a FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) új lehetőségeket nyit a kozmikus sugárzás kutatásában. A létesítményben (várhatóan 2025-től) a jelenleginél szélesebb energiatartományban és nagyobb intenzitásokkal modellezhetik a kozmikus sugárzást, és vizsgálhatják annak hatásait az emberekre és eszközökre. A kutatások űrrepülési vonatkozásait az ESA is támogatja.