Galaktiske kosmiske stråler - bare nogle af udfordringerne fra Mars Mission
Vil Mars Mission astronauterne udvikle leukæmi fra deres rejse til den røde planet? Det kan lyde som et mærkeligt spørgsmål, men NASA-finansierede undersøgelser undersøger alle slags ting som forberedelse til, hvad der kan være et andet stort spring for menneskeheden - en bemandet tur til Mars. Rejsen med menneskets besætning kan begynde så snart som 2030'erne. Der er forskellige faser af dette vigtige projekt, og planlægning og forskning er allerede påbegyndt.
Du kan se alle planerne, herunder de tre forskellige faser af udforskning, på NASAs websted "Journey to Mars Overview".
Den bemandet mission til Mars kommer med mange farer, nogle kendte og nogle måske ukendte. En af bekymringerne for fremtidige rejsende er virkningen af dyb rums stråling på menneskers sundhed. I et nyt NASA-finansieret studie har forskere fundet ud af, at dyb rumstråling kan øge risikoen for leukæmi hos astronauter, forårsaget af ændringer i vitale stamceller i knoglemarv, som giver anledning til alle nye blodlegemer i kroppen.
Stråling fra røntgenbilleder og CT-scanninger
Strålingseksponering medfører potentialet til skade . Der er ioniserende stråling og ikke-ioniserende stråling.
Selvom ikke-ioniserende stråling, som de UV stråler fra solen, kan være skadelig, kan du normalt beskytte dig selv mod denne type stråling ganske nemt. Ioniserende stråling er sværere at undgå. Ioniserende stråling kan bevæge sig gennem stoffer og ændre ladningen af atomerne i det omgivende materiale.
De partikler, der er forbundet med ioniserende stråling i rummet, kommer fra fangne strålingsbæltepartikler (Van Allen Belts), kosmiske stråler og solflarepartikler.
I tilfælde af stråling, der anvendes til behandling af kræft, afvejes fordelene ved terapeutisk ioniserende stråling (dræbe kræftcellerne) mod risikoen ved en sådan eksponering, såsom komplikationer på kort og lang sigt, herunder fremkomsten af et nyt malignitetsår senere.
Ligeledes er eksponeringen for stråling i røntgenbilleder og CT-scanninger ikke taget let, da kumulative og unødige eksponeringer til medicinsk og diagnostisk stråling også kan øge risikoen for malignitet hos en persons livstidsrisiko.
Stråling fra galaktiske kosmiske stråler
Stråling er i grunden rejser energi, og galaktiske kosmiske stråler (GCR'er) er en form for stråling, der er af stor interesse, da det vedrører rumrejser. GCR'er kommer hovedsageligt uden for vores solsystem, men generelt fra vores Milky Way Galaxy. GCR er hovedsageligt tunge, høj-energi-ioner af elementer, der har fjernet alle deres elektroner, mens de krydser galaksen ved næsten lysets hastighed.
Strålingen i det dybe rum er forskelligt fra det, vi oplever på Jordens overflade - eller endda i lav jordens kredsløb - fordi der er meget mere "trafik" af høj-energi galaktiske kosmiske stråler derude, udover stråling fra solhændelser og fra stråling bælter, der er tættere på hjemmet. Jorden har strålingsbælter kaldet Van Allen bælter, der strækker sig omkring 1.000 til 60.000 kilometer over overfladen.
Jordens magnetfelt afbøjer strålingen og beskytter Jordens atmosfære fra ødelæggelse, men et Mars mission kræver dyb rumrejse.
Desuden mistede Mars det magnetiske felt for milliarder af år siden, så for mennesker, der i sidste ende sætter fod på Røde Planet, vil der ikke være nogen sådan beskyttelse, der venter på dem. NASA er klar over disse farer og arbejder på mulige løsninger. NASA-forskere har endda øget udsigten til at skabe et kunstigt magnetfelt omkring Mars for at beskytte fremtidige missioner.
Hvad kan galaktiske kosmiske stråler gøre for mennesker?
Effekten af stråling på mennesker i rummet undersøges på en række forskellige måder, og det er ikke kun leukæmi og malignitet, som forskerne er bekymret over. NASA gennemfører også undersøgelser, der ser på astronauter i rummet, hvor sådanne eksponeringer kan påvirke kognition og adfærd, og hvordan gener reagerer på stråling - og specifikt hvilke gener der er tændt på og hvilke gener der er slukket af sådanne eksponeringer.
Livet på Mars kan medføre en øget risiko for leukæmi, ifølge data indsamlet af et forskergruppe fra Wake Forest Baptist Medical Center. Gruppen undersøgte de potentielle virkninger af dyb rumstråling specifikt på humane hæmatopoietiske stamceller (HSCs). HSC'erne er faktisk de samme stamceller, som du måske har hørt om, der bruges til kræftbehandling i nogle tilfælde.
Når en patient har høje doser kemoterapi planlagt til at dræbe kræftcellerne, kan kemoen også tage sin vejafgift på stamceller. På grund af dette kan knoglemarvstransplantationer eller hæmatopoietiske stamcelletransplantationer udføres for at øge patientens evne til at få en frisk start med raske, nye bloddannende celler. Disse er de samme bloddannende celler i dit knoglemarv, som producerer alle dine nye blodlegemer, som de gamle slides ud. De modne celler i blodet omfatter de røde celler, der transporterer ilt fra lungerne til resten af din krop, men også de hvide celler, der hjælper med at bekæmpe infektion og malignitet.
Teamet i Wake Forest tog disse bloddannende HSC'er fra raske donorer i alderen 30-55 år og eksponerede dem for simuleret stråling og GCR'er som de stråler, der forventes at bombe astronauter under en Mars mission. De analyserede cellerne i laboratoriet bagefter og fandt ud af, at strålingen ramte cellerne på stamcelleniveauet, hvilket forårsagede mutationer i gener, der ramte deres evne til at udvikle sig til modne blodlegemer. Stråleeksponeringen reducerede stamcellernes evne til at producere næsten alle typer blodceller, og deres evne til at lave nye celler blev ofte reduceret med så meget som 60 til 80 procent, ifølge Christopher Porada, en seniorforsker på projektet.
Hvad en sådan reduktion af blodlegemer kan betyde for astronauter er noget, som mange patienter med kræft i blodet allerede ved om. Nedgangen i røde blodlegemer kan forårsage anæmi med symptomer som træthed, svaghed, åndenød og dårlig træningstolerance. Reduktionen af hvide blodlegemer kan reducere kroppens immunforsvar og øge følsomheden for infektion. Og reduktionen i blodplader kan gøre en person mere udsat for koagulations- og blødningsproblemer med unormal blå mærkning eller blødning.
Brug mus for at finde ud af lidt mere
Ofte i medicinsk forskning kan resultater, som synes at være troværdige i laboratoriet, ikke reproduceres eller verificeres, når det betyder noget, i et rigtigt levende levende åndedræt - eller en mus til at begynde med. For at forsøge at få indblik i, hvordan strålingseksponering kan se ud i et levende væsen, transplanterede teamet hos Wake Forest de GCR-bestrålede HSCs i mus.
Musene fortsatte med at udvikle T-celle akut lymfoblastisk leukæmi . Holdet beskrev dette som den første demonstration, at dyb rumstråling kan øge leukæmirisikoen hos mennesker.
T-celle akutte lymfoblastiske leukæmier (T-ALL'er) er aggressive blodcancer forårsaget af de maligne ændringer i cellerne, der giver anledning til T-celler eller de hvide blodlegemer, der er kendt som T-lymfocytter. T-ALL tegner sig for 10 procent til 15 procent af barndommen ALL og 25 procent af voksne ALL. Patienter med T-ALL har ofte knoglemarv, der er blevet pakket med umodne T-celle lymfoblaster samt høje hvide blodlegemer, tumorer i brystområdet og hyppig inddragelse af centralnervesystemet på diagnosetidspunktet. Cure satser over 75 procent hos børn og omkring 50 procent hos voksne er blevet set med denne sygdom.
Bottom Line From Mouse Study
Undersøgernes resultater viste, at de kunne konkludere, at to forskellige virkninger af stråling kan have været på arbejde i fremkomsten af leukæmi. For det første fandt de genetiske skader på HSCs kunne direkte føre til udviklingen af leukæmi. For det andet svækkede strålingen også HSCs evne til at lave nye T- og B-celler, som begge er hvide blodlegemer, der kan være involveret i bekæmpelse af udenlandske invaders som bakterier, men også tumorceller. Så ikke kun har du de genetiske ændringer i stamcellerne, der kan føre til leukæmi, men du har også et nedsat immunsystem med hensyn til dets evne til at fjerne maligne celler, der stammer fra strålingsinducerede mutationer.
> Kilder
> Dachev T, Horneck G, Häder DP, et al. Tidsprofil for kosmisk strålingseksponering under EXPOSE-E Mission: The R3DE Instrument. Astrobiologi . 2012; 12 (5): 403-411.
> Van Vlierberghe P, Ferrando A. Det molekylære grundlag for T-celle akut lymfoblastisk leukæmi. J Clin Invest . 2012; 122 (10): 3398-3406.