Камнеобразование в почках в космосе - Renal stone formation in space

Неопознанный камень в почках.

Почечный камень Построение и проход 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 возникновение во время космического полета может оказаться проблематичным.[1]

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 камней в почках.[2] Было отмечено, что изменения биохимии мочи, вызванные космическими полетами, способствуют образованию камней.[1]

Другие возможные причины включают:

  • повысился pH мочи
  • история или предрасположенность к камнеобразованию
  • стабильность питания в полете[3]
  • консервирование пищи с использованием соли
  • количество бортовой воды[4]
  • ограниченные источники питания
  • повышенная диета животного белка

Самый распространенный почечный камень - это оксалат кальция и обычно вызывается излечимыми метаболическими нарушениями гиперкальциурия (повышенный уровень кальция в моче). Эти камни вызывают боль при прохождении и закупорке и, как известно, повторяются.[2]

Камни 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.[2]

Струвит камни образуются в результате инфекций уреаза -содержащие микроорганизмы, 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.[2]

Цистиновые камни, вызванные наследственным цистинурия, начинают формироваться в детстве и могут вырасти достаточно большими, чтобы заполнить почечную систему сбора.[2]

Кальций-фосфатные камни или иначе называемые брушит, вызваны высоким pH мочи и перенасыщением соли фосфата кальция в моче.[2]

Контрмеры

Предотвратить камнеобразование во время миссии более экономически выгодно, чем лечить его. Повышенное потребление жидкости увеличит объем мочи и разбавит камнеобразовательные соли до уровня ниже верхнего уровня риска.[5] Избегайте продуктов с высоким содержанием жиров и оксалатов (орехи, перец, шоколад, ревень, шпинат, темно-зеленые овощи, фрукты), чтобы уменьшить гипероксалурия (чрезмерное выведение оксалатов с мочой). Уменьшение количества мяса и других пуринсодержащих продуктов подавляет гиперурикозурия (повышенное количество мочевой кислоты в моче).[6]

Оральная щелочь (например, цитрат калия ) повышает pH мочи и помогает подавить образование кристаллов оксалата кальция. Это также работает, связывая кальций с образованием цитрат кальция (ингибитор роста и агрегации кристаллов). Исследования также показали аддитивный эффект цитрата калия.[6] Прием цитрата калия был связан с увеличением плотности костей.[7] а также предотвращение потери костной массы путем предоставления щелочной нагрузки, предотвращающей резорбирующий эффект избытка хлорида натрия на костную ткань.[8] Цитрат калия также снижает потерю костной массы у женщин в постменопаузе.[9] а также улучшает баланс кальция у пациентов с дистальный почечный тубулярный ацидоз[10]

На земле

Постельный режим[11] используются в качестве наземных аналогов космических полетов. 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 применяемому в настоящее время цитрату калия) в качестве меры противодействия камням в почках.[12]

Компьютерное моделирование

Интегрированная медицинская модель (IMM)[13] группа в Исследовательский центр Гленна в Огайо занимается анализом и оптимизацией данных, собранных об образовании почечных камней с конца 2008 года.

В космосе

Рисунок 4-1. Баланс кальция во время и после миссий Skylab. Адаптировано из ромба и Джонстона (1979).[14]

Поскольку риск образования почечных камней может, как и раньше,[требуется разъяснение ] привести к потере члена экипажа при выполнении задания,[1] проводится регулярное тестирование. На сегодняшний день зарегистрирован только один случай образования почечных камней в полете (подробно описан в Валентин Лебедев книга, Дневник космонавта: двести одиннадцать дней в космосе).[1]

Скайлаб

В Скайлаб Миссии были первыми миссиями, продолжительность которых превышала несколько дней. Тестирование во время этих миссий показало, что экскреция кальция увеличилась в начале полета и почти превысила верхний порог нормальной экскреции.[15]

Миссии шаттла

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, определенный у одного и того же члена экипажа сразу после непродолжительного полета (например, космического корабля "Шаттл"). Синие столбцы означают снижение риска, красные столбцы - повышенный риск.

Краткосрочные и долгосрочные исследования экологических и биохимических факторов риска образования камней в почках Миссии шаттла показали, что повышенный риск образования камней из оксалата кальция и мочевой кислоты был очевиден сразу после полета.[16] Было обнаружено, что питание, pH мочи и объемный диурез являются основными факторами, способствующими возникновению этих образований.[17] Во время более длительных миссий шаттла риск образования камней быстро увеличивается на протяжении всей миссии и сохраняется после приземления.[18]

На рисунках 4-2a и 4-2b показаны относительные риски образования камней у типичного члена экипажа полета космического челнока. В ретроспективном обзоре медицинских карт камнеобразования у американских астронавтов сообщается, что 12 различных астронавтов сообщили о 14 случаях образования камней в почках, причем 9 из этих случаев произошли в послеполетный период.[15]

Миссии Шаттл-Мир

Данные собраны в течение 129–208 дней Шаттл-Мир Миссии предполагают, что условия космического полета и последующее возвращение на Землю изменяют состав мочи космонавтов и способствуют образованию почечных камней.[19] 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 перелета может быть связано с низким объемом мочи и более высоким pH мочи.[15]

Международная космическая станция (МКС)

Летный эксперимент 96-Э057, Риск почечных камней во время космического полета: оценка и оценка мер противодействия,[20] проводился в экспедициях 3, 4, 5, 6, 8, 11, 12, 13, и 14. Целью этого эксперимента было оценить эффективность цитрата калия в полете как средства противодействия образованию камней в почках 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.[15][21]

Будущие исследовательские миссии

Исследовательские миссии представляют дополнительную угрозу для результатов миссии, а также 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.[15]

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

Таблица 4-4. Определение продолжительности исследовательской миссии
Продолжительность ПродолжительностьРасположение миссииВремя в пути до места (в днях)Продолжительность пребывания (в днях)Время в пути обратно на Землю (в днях)
короткийЛуна383
ДлинныйЛуна51705
короткийМарс16240162
ДлинныйМарс189540189

Рекомендации

  1. ^ а б c d Риск образования почечных камней (PDF). Программа исследований на людях: элемент контрмер в отношении здоровья человека (HRP-47060). НАСА. Март 2008. с. 3.
  2. ^ а б c d е ж Риск образования почечных камней (PDF). Программа исследований на людях: элемент контрмер в отношении здоровья человека (HRP-47060). НАСА. Март 2008. с. 4.
  3. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2012-06-03. Получено 2012-08-09.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)[требуется полная цитата ]
  4. ^ «Система восстановления воды, Международная космическая станция».
  5. ^ Уитсон, Пенсильвания; Петржик, Р.А.; Sams, CF (2001). «Объем мочи и его влияние на риск почечных камней у космонавтов». Авиация, космос и экологическая медицина. 72 (4): 368–72. PMID  11318017.
  6. ^ а б Риск образования почечных камней (PDF). Программа исследований на людях: элемент контрмер в отношении здоровья человека (HRP-47060). НАСА. Март 2008. с. 5.
  7. ^ Pak, CY; Петерсон, РД; Пойндекстер, Дж (2002). «Профилактика разрушения костной ткани позвоночника цитратом калия при кальциевой мочекаменной болезни». Журнал урологии. 168 (1): 31–4. Дои:10.1016 / s0022-5347 (05) 64825-2. PMID  12050486.
  8. ^ Селлмейер, Д. Э. (2002). «Цитрат калия предотвращает повышенную экскрецию кальция с мочой и резорбцию костей, вызванную диетой с высоким содержанием хлорида натрия». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 87 (5): 2008–2012. Дои:10.1210 / jc.87.5.2008. PMID  11994333.
  9. ^ Marangella, M .; Ди Стефано, М .; Casalis, S .; Berutti, S .; d’Amelio, P .; Исайя, Г.С. (2004). «Влияние добавок цитрата калия на метаболизм костей». Calcified Tissue International. 74 (4): 330–5. Дои:10.1007 / s00223-003-0091-8. PMID  15255069. S2CID  23251570.
  10. ^ Премингер, GM; Сахаи, К; Пак, CY (1987). «Гиперкальциурия и измененное всасывание кальция в кишечнике, возникающие независимо от витамина D при неполном ацидозе дистальных почечных канальцев». Метаболизм: клинический и экспериментальный. 36 (2): 176–9. Дои:10.1016 / 0026-0495 (87) 90014-х. PMID  3807789.
  11. ^ "энвихаб". 2016-10-06.
  12. ^ Zerwekh, JE; Одвина, CV; Wuermser, LA; Пак, CY (2007). «Снижение риска образования почечных камней цитратом калия-магния в течение 5 недель постельного режима». Журнал урологии. 177 (6): 2179–84. Дои:10.1016 / j.juro.2007.01.156. PMID  17509313.
  13. ^ http://microgravity.grc.nasa.gov/SOPO/ICHO/HRP/ExMC/IMM/[требуется полная цитата ]
  14. ^ Rambaut, Paul C .; Джонстон, Ричард С. (1979). «Длительная невесомость и потеря кальция у человека». Acta Astronautica. 6 (9): 1113–22. Bibcode:1979AcAau ... 6.1113R. Дои:10.1016/0094-5765(79)90059-6. PMID  11883480.
  15. ^ а б c d е Риск образования почечных камней (PDF). Программа исследований на людях: элемент контрмер в отношении здоровья человека (HRP-47060). НАСА. Март 2008. С. 6–11.
  16. ^ Уитсон, Пенсильвания; Петржик, Р.А.; Pak, CY; Цинтрон, Нью-Мексико (1993). «Изменение факторов риска почечных камней после космического полета». Журнал урологии. 150 (3): 803–7. Дои:10.1016 / s0022-5347 (17) 35618-5. PMID  8345588.
  17. ^ Уитсон, Пенсильвания; Петржик, Р.А.; Пак, CY (1997). «Оценка риска почечных камней во время полетов на космическом шаттле». Журнал урологии. 158 (6): 2305–10. Дои:10.1016 / s0022-5347 (01) 68240-5. HDL:2060/19970003315. PMID  9366381.
  18. ^ Уитсон, Пенсильвания; Петржик, Р.А.; Самс, CF (1999). «Космический полет и риск почечных камней». Журнал гравитационной физиологии. 6 (1): P87–8. PMID  11543039.
  19. ^ Уитсон, Пенсильвания; Петржик, Р.А.; Моруков Б.В. Sams, CF (2001). «Риск образования почечных камней во время и после длительного космического полета». Нефрон. 89 (3): 264–70. Дои:10.1159/000046083. PMID  11598387. S2CID  46532122.
  20. ^ http://lsda.jsc.nasa.gov/scripts/experiment/exper.cfm?exp_index=902[требуется полная цитата ]
  21. ^ Уитсон, Пенсильвания; Петржик, Р.А.; Джонс, JA; Nelman-Gonzalez, M; Hudson, EK; Самс, CF (2009). «Влияние терапии цитратом калия на риск образования камней в почках во время космического полета» (PDF). Журнал урологии. 182 (5): 2490–6. Дои:10.1016 / j.juro.2009.07.010. PMID  19765769.

внешняя ссылка

Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: «Здоровье человека и риски при выполнении космических миссий» (PDF). (НАСА SP-2009-3405)