by Dr. Radut

Inimene kosmoses

Teesi Sepp, TÜ arstiteaduskonna III aasta üliõpilane

Artikkel põhineb ettekandel "Kosmos - katsepolügoon arstidele", mille autor pidas programmis „Tähetorni ring 2013“ 29.01.2013. Ettekanne ise asub siin: http://www.uttv.ee/naita?id=16605 .

[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"58","attributes":{"alt":"","class":"media-image","height":"304","typeof":"foaf:Image","width":"474"}}]]

Autor ettekannet pidamas

SISSEJUHATUS

Inimesed on füsioloogiliselt adapteerunud eluks Maa peal. See, et inimene kosmoses on, on üks suur katsetus. Inimkeha ei ole harjunud nii suure kiirgusega või sellega, et puudub gravitatsioon.

Gravitatsiooni puudumine tekitab kõikidele kosmoses viibivatele inimestele mitmeid probleeme, millega tuleb kohaneda. Osaliselt on sellised probleemid tingitud sellest, et justkui puuduvad nn. takistavad tegurid. Nt. inimese jaoks on seismine töö, ent see on üks neist töödest, mida inimene tegelikult peab normaalse lihase ja luu ainevahetuse ja toimimise jaoks tegema.

Veel üks näide. All vasakul on pilt sellisest huvitavast asjast nagu on seda „kuunägu“. Maa peal tekib see teatud haiguste tõttu või nt. glükokortikoidide tarvitamisel, ent miks tekib see astronautidel? Sellest lähemalt allpool.

KAALUTUS: Mõju luudele ja lihastele

  • Üheks silmatorkavamaks mõjuks, mis kosmosel inimkehale on, on kaalutus. Kaalutuse tõttu ei pea me kasutama paljusid lihaseid, mida me muidu kasutaksime oma kehaasendi hoidmiseks või liikumiseks igapäevaselt Maal. Vastavate lihaste mittekasutamisel need muutuvad väiksemaks, arstikeeli öelduna atrofeeruvad.
  • Selleks et inimestel lihased siiski oma toonust säilitaksid, peavad astronaudid veetma mitu tundi, tavaliselt 2 tundi, oma päevast trenni tehes. Selleks kasutatakse spetsiaalseid jooksulinte, mis on just kosmoses ja gravitatsioonita olukorras kasutamiseks loodud. Sellisteks on nt COLBERT, inglise keeles siis Combined Operational Load Bearing External Resistance Treadmill. Selleks, et treenitav kohe trennipunktist ära ei lendaks, on ta kinni „aheldatud“. Selleks kasutatakse venivast materjalist (benji-köie sarnaseid) kinnitusi.

[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"59","attributes":{"alt":"","class":"media-image","height":"379","typeof":"foaf:Image","width":"480"}}]]

NASA astronaut treenimas kaalutuse jaoks mõeldud jooksulindil vöökohast selle külge seotuna

  • Sellise masina loomine on inseneridele omamoodi pingutus, kuna Maa peal ei ole sellisest paigaljooksmisest tekkiv vibratsioon suur probleem, siis kosmoses on see üpris keeruline. Seal võib tekkiv vibratsioon mõjutada kogu lendavat alust, seepärast on nende jooksulintide disainis vibratsiooni tekke ohutu maandamine äärmiselt oluline.
  • Ka on kasutusel aRED (advanced Resistive Exercise Device), mille abil saab astronaut teha jõutreeninguid. Siin on leitud, et sellise masina abil ei pea tekkima massiivset lihaste atroofiat ning see annab lootust ka pikkade mehitatud kosmoselendude teostamisele. Lisaks on olemas ka nn statsionaarne jalgratas, mida treenimiseks kasutada.
  • Üks põnev viis, kuidas nn haiglas toimuv ja kosmoses toimuv koostööd teevad on elektrilise stimulatsiooni kasutamine lihastel. Näiteks on kasutatud alakehast halvatud patsientidel elektrilise stimulatsiooni andmist lihastele, et säilitada viimaste toonust ja vastavaid eksperimente tehakse ka kosmoses. Lisaks lihastele mõjub kaalutus drastiliselt ka luudele. Ka luu vajab tegelikult normaalseks ainevahetuseks mehhaanilist survet, st liikumist. NASA andmetel on leitud uuringu põhjal, et „Miri“ pardal mitu kuud viibinud astronaudid võisid kaotada luude massist isegi 1-2% ühe kuu jooksul.
  • Mingil põhjusel pidurduvad kosmoses just eriti luid üles ehitavad rakud ehk osteoblastid. Toimuvad ka keemilisel tasemel uuringud, et ehk annaks leida mõne ensüümi vms, mis aitaks stimuleerida luude ülesehitajaid ja selle abil saaks kosmoses vältida suurt luumassi kadu.
  • Kosmoses kasutatakse luudele surve avaldamiseks spetsiaalseid riideid, nt spetsiaalsed pükse, kus on sees elastiksidemed, mille abil saab avaldada rõhku luule ning nii väheneb luukaotus. On selgunud, et põhiline osa luude massist kaobki just alakehast (nimmelülidest, lumbaarlülidest) ja jalgade luudest.
  • Kosmoses viibides vabaneb luudest kaltsium, mis tingib veres kõrgema kaltsiumi taseme. Kui midagi on kuskil palju, on sellest vaja jällegi vabaneda. Seepärast suunatakse osa sellest kaltsiumist erinevatesse pehmet sorti kudedesse, mistõttu tekivad kõvemat sorti moodustised seal, kus nad üldse ei peaks (näiteks sõrmeotsas) ning soodustatud on neerukivide formeerumine.
  • Kiirelt kaotatud luumassi ei suuda aga organism ka normaalsetes tingimustes Maa peal kiiresti tagasi teha. 1 kuu jagu kahjustust võtab umbes aastakese Maa peal viibimist, et taastada luu normaalne mass, tihedus ja ainevahetus. Sisuliselt on selline luumassi kadu osteoporoos. Kui nüüd mõelda, kust te osteoporoosi kohta kuulete, siis pigem kuulete te, et selle all kannatab vanem daam, kes ei liigu palju ja on tubane. Võib loota, et kosmonautide ja selle proua vaevustele võiks olla ühine rohi.

KAALUTUS: Müomeeter

  • Üllataval kombel pole olemas palju seadmeid, mis aitaksid hinnata testide abil lihaste toimimist. Siinkoha peal on eestlased ühe unikaalse asja leiutajateks. Nimelt siis juba aastal 1976 loodi esimene müomeetri prototüüp. Esimene patenteerimine toimus siiski küll alles 1999. Tehnoloogia müomeetri jaoks on välja töötanud Tartu Ülikooli Eksperimentaalfüüsika ja Tehnoloogia Institiuudi vanemteadur Arved Vain. Praeguseks on seadme arendus juba vägagi kaugele arenenud ja 2005 sai Myoton-3 meditsiiniseadme sertifikaadi.
  • Mis asi siis see müomeeter on?

[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"60","attributes":{"alt":"","class":"media-image","height":"160","typeof":"foaf:Image","width":"240"}}]]

  • Müomeeter on portatiivne, mitteinvasiivne (väga oluline!) diagnostikaseade. Seadme koostises on mõõtmisseade, analoogsignaali muundaja, ühendusjuhtmed ning personaalarvuti. Vastava programmi abil saab juhtida mõõtmisprotsessi ja hinnata kudede funktsionaalset seisundit, visualiseerida tulemusi. Uurida saaks iga lihast või ühe lihase erinevaid regioone.
  • Hetkel tegeleb müomeetri arnedusega Myoton Aleko Peipsi eestvedamisel. Müomeetri abil saab hinnata lihase elastsust, toonust ja ka jäikust. Selleks asetatakse seadme löökotsik uuritava lihase kohale nahapinnale, tekitatakse vastav eelsurve peal asetsevatele pehmetele kudedele, mis on võrdne löökotsiku mehhanismi massi tekitava raskusjõuga. See surve ei sõltu gravitatsioonist, mistõttu saaks müomeetrit kasutada ka kosmoses.Kui on tekitatud piisav eelsurve, lülitub kindlaks ajavahemikuks tööle elektromagnet, mille abil tekitatakse seadme ajamiga koele lühiajaline dünaamiline mõjutus löökotsiku abil, mis lõppeb kiire vabanemisega. Kiire vabanemise tõttu, st. surve kadumisel, tekib vaba omavõnkumine. Ühesõnaga lihasele antakse kerge löök ning seadme abil salvestatakse lihase reaktsioon kustuva võnkumisena. Kuna tekitatud surve, koe deformatsioon, pole jääv, vaid kude taastab väga kiiresti täielikult oma eelneva seisundi , saab mõõtmist ka suhteliselt kohe uuesti teostada.
  • Müomeeter leiaks lisaks kosmoses kasutamisele kindlasti kasutust ka taastusravis ravi efektiivsuse hindamiseks, kohtumeditsiinis, spordimeditsiinis jt aladelgi. Ühesõnaga kasutust võiks müomeeter leida kõikjal, kus on vaja pindmisi skeletilihaseid hinnata. Näiteks tippsportlased näevad Myotoni mõõtmistulemustest, milline on nende lihaste seisund treening-, võistlus- ja puhkeperioodidel või millal on tegemist võtmelihaste ületreeninguga. Meetod on lihtne ja selles suhtes kiire, mistõttu on kerge mõõtmisi teostada ja korrata. Üks test ei võta aega üle minuti.
  • Müomeetrit katsetati novembris 2011 ka kaaluta olekus. Kolm paraboollennupäeva Bordeaux’s ja 90 parabooli andsid tõestuse, et seade töötab kaaluta olekus nii, nagu see oli planeeritud. Hetkel oodatakse ka kliiniliste uuringute tulemusi, mille saabudes loodetakse peatselt saada seade nii valmis, et see saaks varsti turgudele. Raportid ja uuringud on Euroopa Kosmoseagentuurile juba esitatud.

KAALUTUS: Iiveldus

  • Inimese kehaasendist annavad ajule edasi signaali ka liigestes asuvad sensorid, mille abil hinnatakse kehaasendit. Kuna aga kaaluta olekus inimene ei pea sisuliselt jalgu kasutama, siis ei saadeta ka vastavat infot, mis viitaks seismisele vms. Siis tekib ajus tunne, et inimene on justkui 180 kraadi teistpidi. Tasakaalu kohta saame infot ka kõrvas asuvast tasakaaluorganist, mis töötab samuti gravitatsioonipõhiselt. Siit ka siis probleem: inimestel tekib kaalutuse korral esialgu halb enesetunne, iiveldus, oksendamine, peavalu, uimasus jne kuna organism pole harjunud hõljumisega. Taoliste sümptomite esinemine ilmnes juba varakult esimeste lendudega ning esineb paljudel kosmonautidel. Meie õnneks on inimese organism aga kiire kohaneja: tavaliselt suudetakse kolme päevaga juba muredest vabaneda.
  • Lisaks kasutatakse ka erinevaid iiveldusvastaseid ravimeid, sest skafandri sees oksendamine võib olla väga ohtlik.

KAALUTUS: Katarakt ja silmad üldse

Osa kaalutusel tekkivatest tursetest võivad suruda peale ka inimese optilisele närvile ning inimese silmanägemine võib nõrgeneda. Kolju ei anna nö venima, seega suureneb koljusisene rõhk ning suureneb ka surve optilisele närvile. Arvatakse, et see probleem võib osutuda üheks suurimaks takistuseks pikkade mehitatud lendude sooritamisel.

On leitud seoseid, et suurem kiirgusdoos, mida kosmoses saadakse, on seotud suurema katarakti levimusega astronautide seas. Katarakt on silmaläätse hägustumine, mis viib nägemise nõrgenemiseni ning lõppeb tavaliselt pimedaks jäämisega, kui ei saada ravi. Hetkel on jõutud järeldustele, et katarakt astronautide seas on ilmselt tingitud pigem väikestest kiirgusdoosidest. On lootust, et ehk annab leida sobiva toitumise kavani, mis aitaks katarakti vältida kosmoses kiirguse tingimustes ja loodetavasti ka Maal. NASA loodab selle uuringuga aastaks 2015 valmis olla.

KAALUTUS: Vedelikud

Kõik on ilmselt kuulnud, et inimene koosneb suuresti veest. Inimese veesisaldus kui selline on sõltuv vanusest ja mida vanemaks me saame, seda „ kuivemaks“ me ka muutume. Kui inimene seisab, siis jaotub ka vedelik vastavalt sellele. Taaskord gravitatsioon mõjutab meie vedelike jaotumist organismis. Osa inimorganismi veest on rakkudes ja seda mõjutab meie asetsemine vähem, ent osa veest on organismis nn ekstratsellulaarne ehk siis rakuväline.

Kaalutuses jaotub vedelik ümber enam ka keha ülemistesse osadesse. Siis laienevad näiteks kaela veenid, tekib nn veest suurenenud, turses „kuunägu“.

[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"61","attributes":{"alt":"","class":"media-image","height":"133","typeof":"foaf:Image","width":"259"}}]]

„Kuunägu“: astronaut Maa peal enne starti (vasakul) ja kosmoses (paremal)

Kuna kosmoses on vererõhu säilitamine organismile kergem, siis väheneb veresplasma tase. Põhimõtteliselt veri koosneb plasmast ja vererakkudest, millest suurima osa moodustavad punalibled. Kuna väheneb veres vett sisaldav osa ehk plasma, siis see toob kaasa organismile keerulise olukorra siis, kui inimene naaseb Maa peale. Nimelt siis on vähem verd, mida organismi vahel laiali jaotada ning inimesel on raske kaua seista ilma, et ta minestaks (seda põhjustab nn. ortostaatiline hüpotensioon: madal vererõhk seisvas asendis). Tavaliselt olukord normaliseerub mõne nädalaga ehk siis taastub plasma maht ja vee sisaldus.

Koos vedeliku hulga vähenemisega pole vaja südamel nii palju tööd teha. Süda koosneb suuresti lihasest, mida nimetatakse müokardiks. Ka süda atrofeerub väikese koormuse korral, kuigi aeglasemalt kui skeletilihased. Südame mõõtmete vähemist esineb ka pikalt voodis lamavatel haigetel. Näiteks on tehtud katsed, kus inimesed lamavad 60 päeva voodis, pea veidikene kehast alla poole suunatud. Osadele katsealustele anti lisaks valku, osad said trenni teha ja need aitasid südamel püsida normmõõtmetes ja suuruses.

Kaaluta olekus on südamel kergem verd kehaalumistest piirkondadest enda poole pumbata. See suurendab venoosse vere hulka, mis südameni jõuab ja südamesse jõuabki seda korraga liiga palju. Vastureaktsiooniks hakatakse neerude kaudu väljutama naatriumit ja vett, et vähendada organismis oleva vedeliku mahtu. Nii väheneb ka veremaht.

Astronautidel esinev nn seismise madal vererõhk on ajutine ja mööduv nähe. Ent vaatamata mööduvusele on see tekkiv seismise madal vererõhk üheks ülimalt heaks mudeliks, mille põhjal teha järeldusi. Nimelt siis on astronautidel tekkivad muutused seotud autonoomse kardiovaskulaarse funktsiooni kontrolliga. Selle mehhanismiga on seotud ka näiteks neurokardiogeenne sünkoop (ehk lühiaegne teadvuse kadu, minestus teisisõnu). Kui nüüd veel lähemalt asja uurima hakati, siis leiti, et vastav kontroll käivitub ka stabiilse arteriaalse vererõhu ja aju verevoolutuse tagamiseks traumapatsientidel, kellel esinevad verejooksud.

On leitud, et alakeha negatiivse rõhu alla panek, meetod mida kosmose füsioloogias laialt kasutatakse, on põhimõttelt sarnane verejooksule. Veri liigub alakehale suunatud negatiivse rõhu tõttu jalgadesse ja vaagna piirkonda, mis on sarnane siis verejooksule, kus väheneb kehatüve osas ringleva verehulk. Nii saame me suurepärase näidise, kuidas keha verejooksu korral toimib ja töötab. Selle põhjal võime jõuda algoritmideni, mis aitavad hinnata ägeda verejooksuga patsiendi seisundit ning valida ravitaktikat: saame ennustada, kas patsient võiks langeda verejooksust tingitud shokki või ei.

Ühesõnaga on ehk uskumatuna näiv seos, ent toimiv ta on. Tulevikus loodetakse antud valdkonna uurimisel jõuda paremate ravimeetoditeni verekaotusega patsiendi jaoks ning ka võimaldada pikemaid kosmoselende astronautidele.

VAAKUM

Kuna kosmoses on „parim“ vaakum üldse, siis üks olulisemaid mõjutusi, mida peab ületama, ongi vaakum. Inimene pole loodud vaakumi jaoks. Vähim hapniku osarõhk, mida inimene veel võrdlemisi hästi tolereerib, on 16kPa (võrdluseks: Mount Everesti tipus 8,8 km kõrgusel on õhurõhk ca. 30 kPa ja 16 kPa peaks olema umbes 13 km kõrgusel). Kui hapniku osarõhk langeb alla selle, siis inimene kaotab teadvuse hüpoksilise seisundi ehk siis hapniku puuduse tõttu inimese erinevates organites ja kudedes.

Natukene pikemalt seletatuna siis: kosmoses jätkub inimese normaalne hingamine ehk siis gaaside vahetus. Me hingame sisse hapnikku ning kulutatud hapnikust tekkiva süsihappegaasi saadame me keskkonda välja tagasi. Ent erinevalt maapealsest väljutatakse oluliselt rohkem gaase kui peaks, sealhulgas ka hapnikku. Ja kust mujalt neid olulisi komponente väljutamiseks võetakse, kui mitte inimese enda organitest ja kudedest ja nii kujunebki seisund, kus hapnikku on inimese teadvusel toimimiseks liiga vähe.

Kõige tundlikum organ igasugu hapniku defitsiidi või muude oluliste ainete osas on aju. Kui pole hapnikku üldse, siis aju lülitab ennast varsti kaitsekohastuslikult välja (selleks ei kulu väga palju aega, vaakumis olles ehk 10 s) ja inimene kaotab teadvuse. Täpseid piire ei teata, ent eeldatakse, et inimene elab sellises olekus veel vast 2 minutit.

Kui langeb õhurõhk, siis muutub ka vedelike keemistemperatuur. Nt kui keskkonnarõhk on langenud alla 6,3kPa, siis hakkavad inimese kehavedelikud keema. Selle käigus tekib gaasi ja aurustumine ja koed võivad selle tõttu näiliselt suuremaks minna. Inimese koed on võimelised üpris palju venima, seetõttu nad ei lähe katki.

Katsete põhjal väidetakse, et inimene suudab ca. 30 s vaakumit taluda küll. Nt ühe NASA testimise ajal nende Johnsoni kosmosekeskuses eksponeeriti üht testitavat kogemata vaakumi lähedastele tingimustele (lekkiva skafandri tõttu). Mees püsis teadvusel umbes 14 sekundit. Kambri taasrõhustamiseks kulus ca. 15 s ja kannatanu tuli teadvusele ca. 4600 m kõrgusele võrdsel rõhul. Kannatanu sõnade kohaselt kuulis ta, kuidas õhk välja lekkis ning viimane teadvusel olnud mälestus oli sellest, kuidas ta tundis oma keelel vee keemist.

[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"62","attributes":{"alt":"","class":"media-image","height":"283","typeof":"foaf:Image","width":"226"}}]]

NASA vaakumkamber

Skafandris on inimese kaitseks tugevalt hapnikuga rikastatud õhk õhurõhuga ca. 20kPa ning materjalide valik tagab kaitse ohustavate tegurite vastu. Sedasi tagatakse astronaudi teadvusel püsimine, ent ikkagi võib tekkida sellise rõhu tõttu skafandri sees häiritud seisund : dekompressioonitõbi (esineb rohkem tuukritel) ja tekkida võivad gaasi mullid vereringesse. Selliseid mulle, mis on mingist kehas olevast ainest, mis lahustub verre, nimetatakse gaasemboliteks. Kui maa peal on normaalne õhurõhk 101,325 kPa, siis suuremal rõhul lahustub verre rohkem aineid kudedest, nt lämmastikku. Kui rõhu langus on organismile liiga kiire, siis need lahustunud ained ei imendu ilusti tagasi vaid moodustavad mulle.

KIIRGUS

Kiirgus, mida inimene kosmoses saab, on oluliselt kõrgemas annuses, kui see Maal elades tavaliselt võimalik oleks. Mida kaugememale inimene Maast kosmosesse läheb, seda vähem annab kaitset ka Maad ümbritsev magnetväli. Kiirgus on kahjulik, sest ta kahjustab lümfotsüüte ja teisi inimese immuunsuse eest seisvaid rakke.

Arstid on leidnud, et astronautide immuunsus on oluliselt langenud. Inimesel on alati võimalus jääda haigeks, ent tavaliselt kaitseb immuunsüsteem meid selle eest. Immuunsüsteem hoiab kontrolli all ka mei enda kehas toimuvaid muutuseid. Näiteks kui mõni rakk muutub ja pole enam oma funktsiooni õigesti täitev ega kehaomane, siis immuunsüsteemi rakud tunnevad sellise raku ära ning vastutavad selle hävitamise eest. Kui aga immuunsüsteem on nõrgestatud, võivad sellised rakud ellu jääda ja nii võib näiteks välja kujuneda kasvaja. Seega pikaaegne eksponeeritus kiirgusele võib osutuda aastaid hiljem ülimalt laastavaks. Näiteks tekib nõrgestatud immuunsusega inimesel kergemini Epstein-Barri viiruse poolt tekitatud lümfoome. Kosmoses viibimisel tekkiv immuunsuse langus on sarnane ka Kaposi sarkoomi põdevate patsientide immunsusega ning autoimmuunsete haiguste korral esineva seisundiga. Seega saab kasutada infot, mida me saame astronaute uurides või kasutades sarnaseid tingimusi, mida nad kogevad kosmoses loomaks mudeleid, uurimaks inimese immuunusüsteemi käitumist eelmainitud haiguste ja kasvajate korral.

Kuigi kiirgus kahjustab ka luuüdis tüvirakke, millest saaks muuhulgas uusi punavereliblesid toota., on põhiliseks kannnatajaks lümfotsüüdid. Nende kahjustumisel on organismile ohtlikud meie organismis olemasolevad viirused, mis organismi nõrgenedes aktiivseks muutuvad. Nii võivad erinevad viirused väga kiiresti ja järsku levima hakata ja nakatuda võivad kõik kosmoses viibivad meeskonna liikmed.

KOSMOSETURIST

  • 57-aastane mees tahtis minna kosmosesse oma raha eest 10 päevaks, tegemist oli planeeritava ISS missiooniga

  • Füüsiliselt aktiivne, pikk ja normis kehaehitusega.

  • Mehel olid varem esinenud mõõdukad kopsuhaigused (kopsuemfüseem, KOK). Suitsetas 17 aastat 1,5- 2 pakki päevas (alustas 10-aastaselt, maha jättis 27-aastaselt). Kopsuhaigusel olid ka perekondlikud riskifaktorid, nt. õde oli astmaatik. Ohtlikuks faktoriks oli ka nii perekonnas kui mehel endal esinenud iseeneslik õhkrind. Õhkrinna vastaseks ennetuseks ja raviks liideti mehe pleuralestmed oma vahel kokku, nii et õhkrinda ei saaks tekkida.

  • Esinesid kerged südame rütmihäired, mis olid asümptomaatilised. Südame koormustaluvus oli aga hea. Kuna ei teata kaalutuse toimet rütmihäiretele, kardeti rütmihäiretest süvenevat südamehaigust. Südamel hapnikuvaegust ei esinenud, seega ei olnud rütmihäired südamele liiga koormavad.

  • Enne kosmosesse minekut tehti röntgen ja kompuuteruuring ning avastati 2 massi kopsus, mis kontrolliti biopsiaga, ent see ei olnud kasvaja alge. Üks olulisi asju, mida alati kontrollitakse ongi just potentsiaalne kasvajaliste protssside esinemise võimalus, sest nende areng võib kosmoses kiireneda.

  • Enne lendu oli garantiinis, vaktsineeriti gripi vastu ja läbis teste rõhukambrites, kõrgust imiteerivas kambris vastavate gaasisegudega, 0-gravitatsiooniga ja kõrge gravitatsiooniga tsentrifuugikambrites.

  • Hoolimata mõõdukast kopsukahjustusest oli mees asümptomaatiline ning pidas hästi vastu füüsilistel pingutusel nagu ujumine ja ratsutamine.

  • Ta talus ootuspäraselt hästi lennureise 2438 m kõrgusel.

  • Mees sai enne lendu kopsufunktsiooni parandavaid ravimeid (beeta-agonistid, koritikosteroidid ja antikoliinergilised ravimid). Kliiniliselt mõjus loetelust viimane kõige tõhusamalt, seetõttu sai mees lennu ajal antikoliinergilisi ravimeid, teised kaks jäid varuvariantideks. Igaks juhuks anti talle iga 12 h tagant Ca-kanalite blokaatorit (verapamil) arütmiate raviks.

  • Treeningperioodil probleeme ei esinenud. Kui ta Kasahstanist Baikonuri kosmodroomilt 1. okt 2005 startis, oli ta 60-aastane. Reisi ajal jälgis mehe tervist meediukute tiim missiooni juhtimiskeskuses Korolevis Venemaal. Stardi ajal oli pulss 62 bpm, 5. päeval näitas EKG siinusbradükardiat 52 bpm ning mõnda üksikut ektoopilist lööki. Maandumisel ja ülikonna äravõtmisel esinesid väiksemad südamearütmiad. Esimestel päevadel ilmnes kopsuvererõhu tõusu, ent see stabiliseerus juba 4. päevaks. Veres oleva hapniku sisaldus oli normis ning tervis vastas ISS nõuetele.

  • Kummalisel kombel avastati Soyuz TMA kapslis kabiini leke ja rõhk selles langes korraks umbes 660 mmHg-ni. (87,99kPa) Probleem lahendati mõne minutiga ning maandumine oli suuremate vahejuhtumiteta. EKG näitas esimese tunni jooksul pärast maandumist siinusbradükardiat ning mõnda üksikut lisarütmi. Maandumisjärgsetel tegevustel probleeme ei esinenud.

Nädal pärast maandumist uuriti veel patsienti kosmosetreeningute keskuses nädal aega - mehe seisund oli suurepärane ning muutusi tervises pärast kosmosereisi ei täheldatud. 1 aasta jooksul halvenes osaliselt ja vähesel määral hingamisfunktsioon, kuid see oli seotud eelneva haiguse progresseerumise, mitte kosmoselennu mõjudega.

[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"63","attributes":{"alt":"","class":"media-image","height":"358","typeof":"foaf:Image","width":"480"}}]]

60-aastane kosmoseturist dr. Greg Olsen pärast maandumist Kasahstanis (NASA foto)

Kosmosereiside kalli hinna tõttu viibivad ise maksvad turistid tavaliselt missioonil lühikest aega ning nende roll pole nii tähtis kui meeskonnal, seetõttu on ka kriteeriumid tervise suhtes leebemad kui meeskonnaliikmetele. Paljudel kosmoseturistidel võib olla juba eelnevalt mõni krooniline haigus.

Kokkuvõttes tuleb välja töötada reisijate tervisekahjustuse vältimise jaoks kriteeriumid. See on aga raske, kuna kaalutuse mõjud on suuresti veel teadmata, eriti mittetervele organismile. Inimeste adekvaatne ja põhjalik tervisliku seisundi hindamine muutub oluliseks ja enne tehisliku gravitatsiooniga kosmoselende jääb kosmoseturism ainult heas füüsilises vormis inimeste jaoks.

Mõõdukas kopsukahjustus pole tsiviillendurite puhul harv nähtus, tavaliselt kahjustus tingitud vananemisest. Krooniline kopsukahjustus pole lenduritele üldjuhul taksitus, mõnel juhul pannakse lendurile kõrgusepiirangud või kohustus alates teatud kõrgusest lisahapnikku kasutada. USA föderaalne lendurite regulatsioonid lubavad tsiviilpilootidel lennata kuni 4267 m kõrgusel merepinnast pool tundi ilma lisahapnikuta ja 3812 m kõrgusel ilma ajalise piiranguta. Lühiajaline lendamine ei mõju oluliselt südame-veresoonkonnale.

EKSPERIMENT: „MARS 500“

Kuna missioon Marsile kestaks kauem kui ükski senine kosmosereis ning missioone, mis kestaks üldse üle aastapäevade on olnud käputäis, siis oli vaja täpsemat infot selle kohta, kuidas käituks grupp isolatsioonis. Kuidas kujuneks grupidünaamika mitmest rahvusest inimeste vahel, kuidas muutuksid organismis stresshormoonide tasemed, kuidas säilitada unerütme ja nii edasi. Seega ühel kaunil päeval, 3. juunil 2010 pärast 3-aastast ettevalmistust läksid 6 meest (3 venelast, prantslane, itaallane ja hiinlane) Moskva lähedal oma „kosmoselaeva“, mis oli imiteeritud selliseks nagu võiks see olla missiooni jaoks Marsile ning väljusid sellest laevast alles 4. novembril 2011, viibides siis 520 päeva isolatsioonis. Katse käigus mängiti läbi ka nn käik Marsil.

[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"64","attributes":{"alt":"","class":"media-image","height":"480","typeof":"foaf:Image","width":"320"}}]]

„MARS 500“ meeskond

Unerütmid

Enamik „Marss 500“ katsest osa võtnud meestest (4/6) hakkas kannatama unetuse ja uimasuse all. Arvestagem, et neid mõjutas puudulik valgusrütm nign pidevalt muutuv graafik, kes millal ärkvel on ja millal magama peab. Ühel neist tekkis ka 25-tunnise päeva rütm ning üks neist jagas oma une 24 tunni sees kaheks osaks: põhiune osaks ning lisauinakuks.

Eeldati, et inimene kohaneb sellega, et päev ja öö ei vaheldu, ent ei kohanenud ning ilmnesid isegi teatavad kummastavad käitumised. Probleemid öö-päeva rütmi osas ainult süvenesid ning nüüdseks on teada, et osal inimestel on eelsoodumus unetuseks kui kaob ära valguse/pimeduse rütm st päeva ja öö rütm. 520-päevase katse põhjal juletakse öelda, et edasise pikaaegse missiooni planeerimisel on oluline tekitada mingi kunstlik öö-päeva valgusrütm.

Katses uuriti ka meeste kehatemperatuuri. Nimelt siis on teada, et une ajal on meil veidi madalam kehatempreatuur kui on päeval, eriti just füüsilise aktiivsuse kõrgaegadel. Selgus, et kui polnud enam kindlaid söögiaegu, muutus ka kohe ka kehatemperatuuri rütm. Vaatamata kõigile katsetele seda ära hoida, langes meeste füüsiline aktiivsus 520 päeva ajal pidevalt. Muutused lihasmassis jms toimusidki põhiliselt just selle tõttu. Luutiheduses siin olulist muutust ei leitud.

Stress

Uuriti inimeste heaolu- ja stressitunnet. Meeste motiveeritus püsis kõrge tegelikult kogu missiooni vältel, ent nagu ikka olid keerukamateks aegadeks aastavahetus, jõulud vms sündmused. Keeruline oli ka suhtlus kodustega, kuna imiteeritud tingimusteks oli ka 25 min. latents suhtluses nö Maa peal viibiva missiooni keskusega ja lähedastega ning seetõttu suheldi kirja teel.

Hea meeleolu säilitamiseks anti neile katsetamiseks uus metoodika „Earth of Wellbeing“. See sisaldab mitmeid alapunkte, mille abil arendada oma oskuseid ennast motiveerida ja säilitada rahulolu.

Ka oldi mures, kuidas võiksid ennast nii pikal missioonil viibivad inimesed tunda oma valikute ja isikuvabaduste osas. Olgem ausad, et väga paljud kohustused ja tegevused on ette määratud. Uuringust selgus, et katsealused tundsid enda autonoomia olevat täiesti alles ning mida enam katse edasi liikus, seda enam tundsid nad oma otsusevabadust tõsuvat. Seega vastav ettevalmistus ning täpne ettekujutus missioonist tagavad inimese rahulolu- ning ka autonoomiatunde.

Pikaaegsest sooladieedi uuringust, mis oli väga üllatav...

Kuna tegemist oli niivõrd erilise katsega, kus kogu toidu valik oli määratud, siis andis see suurepärased katsetingimused uurimaks seost dieedi soolakoguse ja vererõhu vahel ning hinnata soolaeritumist. Kuna soolakogus oli teada, siis tehti Marsi astronautidele sisuliselt 3 erinevat soolaprogrammi. 40 päeva said nad 12 g, siis 40 päeva 9 g ja siis 40 päeva 6 g soola. Sarnast katset teostati ka „Mars 500-le“ eelnevas projektis, kus katsealused elasid 105 päeva „kosmoselaevas“.

Selgus, et väiksem soolatarbimine vähendas muidu normaalse tervisega meestel vererõhku, st nende reaktsioon soolatarbimisele ei ole üle ega alareageeriv. Kui lõpuks naasti suurema soolatarbimisega dieedi juurde, siis ilmnes vererõhu näitude tõus.

Üllatav oli aga soola eritumisega seonduv. Eeldati et keha väljutab liigse soola 24 tunni jooksul, aga kui hakati igapäevaselt katsealustelt kogutud uriiniproove uurima, selgus midagi muud. Ilmneb, et kehal on kuskil soolatalletamiseks vastav koht ning inimene võib kuude ja nädalate jooksul väljutada soola erinevalt nii, et see ei mõjuta vererõhku. Soolaeritamise rütmi ei peaks mõõtma päeva kaupa, vaid pigem nädala mastaabis. Siiani arvati, et ka soolaeritamist mõjutavad hormoonid aldosteroon ja kortisool on sarnase toimega, ent katsetulemuste põhjal ilmneb, et nad toimivad vastandlikult, mõjutades kas siis enam eritamist või talletamist.

Selline nähtus pole inimesele unikaalne. Ka tsüanobaktereil on mitmepäevane soolaeritamise rütm. Me ei ole üksi!

KOSMOSE KASUTAMINE: RAVIMITÖÖSTUS

Üks üllatavamaid kohti, kus kosmos ja meditsiin koostööd teevad on samuti ravimite tootmine.

Et luua ravimit, on vaja teada täpset sihtmärki, mille vastu sa ravimit toodad. Ravimil on vaja nö aadressi, mille vastu toimida. Selleks, et ravim toimiks õigele sihtmärgile, on vaja sihtmärgi täpset molekulaarset koostist. Ei piisa sellest, kui teada, et on vaja luua ravim mingi üksiku valgu vastu, vaid peab teadma selle valgu täpset koostist. Selleks kasutatakse röntgenkristallograafia meetodit: pommitatakse valgukristalli röntgenikiirtega, kuni tekib teatav muster, mis annab valgu molekuli struktuuri. Maa peal aga soodustab gravitatsioon kristallide settimist üksteise peale ja juba tekivadki strukturaalsed ebatäpsused.

Kui aga viia katsetingimused mikrogravitatsiooni tingimustesse, kosmosesse, moodustuvad kolmemõõtmelised kristallid suurepäraselt ja vigadeta. On leitud, et vastav kosmoses läbiviidav kaardistamine annab kuni 40% rohkem informatsiooni kui see Maa peal.

NASA missioonidel on leitud enam kui 30 erineva valgu struktuurid, mitmed uued ravimid on jõudnud kliiniliste katsete faasi. Nii näiteks peaks olema lõppstaadiumites T-rakulise lümfoomi, ühe üsnagi agressiivse kasvaja, ravim. Loodetakse abi saada ka diabeedi, reumatoidse artriidi ja psoriaasi vastu. Aktiivselt tegeletakse veel näiteks Chagasi tõve (parasiidi Trypanosoma cruzi’ga nakatumise tulemus) ravimi välja töötamisega. See mõjutab umbes 18-20 miljonit inmest. Chagasi tõbi võib jääda kroonilisse faasi, kus kahjustub tugevalt südamelihas, kuna just seal on parasiit otsustanud pesitseda. Juba varastel 90-datel leiti Costa Rica teadlaste poolt taim, mis aitas blokeerida parasiidi, võtmeensüüme. Selleks aga, et jõuda õige ravimini, on vaja teada, mis substants taimes siiski interakteerus parasiidi ensüümiga ja alates 1996. aastast hakati seda uurima kosmoses.

KOKKUVÕTTE ASEMEL: Tulevik

Senised uurimised on näidanud, et igal juhul tasub pikemate reiside ajal investeerida võimalikult Maa-lähedase keskkonna loomisse. Kaalutuse mitmekesised halvad mõjud või unerezhiimi pidev rikkumine ei ole asjad, millega inimene suudaks kohaneda. Ulmekirjanduses on juba ammu levinud idee luua näiteks tsentrifugaaljõu abil kunstlik gravitatsioon. Praegu ei ole teada täpset raskusjõu piiri, mis välistaks inimese luumassi kadu, aga igal juhul oleks sellest abi ka siis, kui see jääb palju väiksemaks Maa raskusjõust.

Siiski puutub inimene kosmost vallutades paratamatult kokku nii vaakumi kui kaalutusega, olgu siis õnnetusjuhtumite tagajärjel või mingite tööde käigus, mida peab avakosmoses tegema. Loodetavasti andis ülaltoodu mõtteid lähema tuleviku „kosmoseolme“ kujutamisel – olgu siis näiteks iivelduse ärahoidmise tähtsuse (skafandri 3 minutiga selga ajav tähehunt peab igal juhul ka iiveldusevastase tableti alla neelama, enne kui kaalutusse sukeldub!) või avakosmosse sattumise teemal (mida tunneb vaakumisse sattunud inimene enne teadvuse kaotust või kui kaua ta vastu peab?).

Kosmoses tuleb aga tegutseda paratamatult. Liiga suurt kasu annavad kõikvõimalikud eksperimendid nii meditsiini kui muudes valdkondades, et neist loobuda.

Kaugemas tulevikus, kui tuleb koloniseerida võõraid maailmu, ilmneb kindlasti hulk mõjusid, mis on neile omased ja mida me praegu ette ei kujuta. Neist kõige ilmsem on võimalik Maa omast suurem gravitatsioon. Inimene jääb 4-5 g suuruse jõu juures ellu ca. 10 minutit, aga teine asi on
väiksema vahe ja pikajalisema adapteerumise korral. Täpseid piire ei ole teada siingi, kuid tõde on see, et inimene on vägagi suur organism ning mida suurem on organism, seda raskem on kohanemine teistele tingimustele. Kui aga mõni organism viiakse varastes arengujärkudes uutesse tingimustesse on kohanemine oluliselt parem ja  meie üllatuseks ei esine  suuri arenguhälbeid.

Mida on teada saadud, et miks oleks raske suurema gravitatsiooni tingimustes? Raskused tekiksid stabiilse aju verevarustuse tagamises, kuid kohanemine ajas oleks võimalik. Nt on tehtud katseid erinevas koguses g-jõuga madudele, kes elavad vees, maal ning puudel. Neil madudel on ka süda erinevas kohas. Puudel elaval maol on see ajule lähim, järgneb maapinnal elav madu ning vees elaval maol on see kehakeskmele lähim, ehk siis ajust kaugeim. Need maod talusid ka suuremaid g-jõude erinevalt. Veemadu kõige kehvemini, järgnes maapinnal elav madu ning parima taluvusega oli puudel elav madu. Võib arvata, et selliste ekstreemsete tingimuste puhul esindavad inimkonda juba neis koha peal kasvatatud isendid, kelle kehaehitus on võimalikult optimaalne ja kes saavad stressiga harjuda sõna kõige otsesemas mõttes algusest peale.