宇宙飛行士の腎臓は火星への往復旅行に耐えられるだろうか？

この研究は「ネイチャーコミュニケーションズ」誌に掲載され、 宇宙飛行中の腎臓の健康に関する最大規模の分析 これまでに発表された中で最も新しい研究成果であり、商業宇宙飛行士の健康に関する初のデータが含まれています。これは、宇宙と健康に関する「ネイチャー」誌の特別記事コレクションの一部として出版されています。

これらの問題の多くは、 宇宙放射線への曝露これには、太陽からの太陽風や深宇宙からの銀河宇宙放射線 (GCR) などがあり、地球の磁場がこれらから私たちを守ってくれます。ほとんどの有人宇宙飛行は低地球軌道 (LEO) で行われ、地球の磁場から部分的に保護されるため、月へ旅行した 24 人だけが、軽減されない GCR に短期間 (6 ～ 12 日間) だけさらされました。

地球の磁場を越えた宇宙旅行中に長期間にわたって経験するであろう状況の結果として、腎臓やその他の臓器にどのような変化が起こる可能性があるかを研究した人は誰もいなかった。現在、ロンドン大学（UCL）の研究者が主導する新しい研究により、 宇宙飛行によって腎臓の構造と機能が変化する一方、銀河放射線は火星へのあらゆるミッションを危険にさらす永久的な損傷を引き起こします。

ウェルカム、セントピーターズトラスト、腎臓研究UK（KRUK）の資金提供を受けたこの研究では、UCLが率いる5大陸の40以上の機関の研究者チームが、一連の実験と分析を実施して調査しました。 腎臓は宇宙飛行にどのように反応するか。

これには、20の研究コホートからのデータとサンプルを使用した生体分子、生理学、解剖学の評価が含まれていた。彼らは、人間とマウスが関わる40回以上の低軌道宇宙ミッション（そのほとんどは国際宇宙ステーションへ向かった）と、マウスとラットが関わる11回の宇宙シミュレーションからのサンプルを考慮した。

これらのシミュレーションのうち 7 つでは、地球の磁場を超えた宇宙飛行を模倣し、火星への 1.5 年および 2.5 年のミッションに相当する模擬 GCR 線量に曝露されたマウスが使用されました。

結果は、 人間と動物の腎臓は両方とも「改造」されている 宇宙環境の影響を受け、カルシウムと塩分のバランスを調整する役割を担う特定の腎臓尿細管は、宇宙滞在1か月未満で萎縮の兆候が見られる。研究者らは、この原因はGCRではなく微小重力である可能性が高いとしているが、微小重力とGCRの相互作用がこれらの構造変化を加速または悪化させるかどうかを判断するには、さらなる研究が必要である。

これまで、主な理由は 宇宙ミッション中の腎臓結石 これは、微小重力による骨量の減少が原因であり、尿中にカルシウムが蓄積する。しかし、UCLチームの調査結果では、腎臓が塩分を処理する方法が宇宙飛行によって根本的に変化し、それが腎臓結石形成の大きな原因となっている可能性が高いことが示唆されている。

少なくとも火星への3年間の往復旅行を考えている宇宙飛行士にとって最も憂慮すべき発見は、GCRを模倣した放射線に2年半さらされたマウスの腎臓が 永久的な損傷と機能喪失。

「これまで比較的短期間の宇宙飛行で宇宙飛行士に起こったこと、例えば腎臓結石などの健康問題の増加についてはわかっています。しかし、なぜこうした問題が起こるのか、あるいは火星へのミッションのような長期飛行で宇宙飛行士に何が起こるのかはわかっていません。腎臓を保護する新しい方法を開発しなければ、宇宙飛行士は火星に到達できるかもしれませんが、 帰りに透析が必要になるかもしれません「腎臓が放射線障害の兆候を示すまでには時間がかかることはわかっています。この兆候が明らかになったときには、失敗を避けるにはおそらく手遅れでしょう。そうなれば、ミッションの成功の可能性は壊滅的になるでしょう」と、UCL腎臓医学部ロンドン管状センターの研究論文の筆頭著者であるキース・シュー博士は警告する。

著者らは、この結果は火星へのミッションに重大な障害があることを明らかにしているが、解決策を開発する前に問題を特定する必要があると断言している。

「私たちの研究は、宇宙ミッションを計画している場合、腎臓が非常に重要であるという事実を浮き彫りにしています。 遮蔽物を使用して銀河放射線から保護することは不可能です。しかし、腎臓生物学についてさらに学ぶことで、長期の宇宙旅行を容易にする技術的または薬学的手段を開発できる可能性があります。「宇宙飛行士向けに開発された医薬品は、地球上でも有益である可能性があります。たとえば、がん患者の腎臓がより高い放射線治療に耐えられるようにするなどです。この点では腎臓が制限要因の 1 つです」と、ロンドン管状センター、UCL 腎臓医学部のこの研究の主任著者であるスティーブン・B・ウォルシュ教授は付け加えています。