Tvorba ledvinových kamenů ve vesmíru - Renal stone formation in space

Neidentifikovaný ledvinový kámen.

Ledvinový kámen formace a průjezd během kosmického letu mohou potenciálně představovat vážné riziko pro zdraví a bezpečnost členů posádky a mohou ovlivnit výsledek mise. Ačkoli jsou ledvinové kameny na Zemi rutinně a úspěšně léčeny, jejich výskyt během kosmického letu se může ukázat jako problematický.[1]

Příčiny a protiopatření

Příčiny

Tento mikrofotografie ukazuje krystaly oxalátu vápenatého v moči. Tyto malé krystaly se mohou vyvinout a vytvořit ledvinové kameny. Experiment s rizikem ledvinového kamene během kosmického letu se provádí na palubě Mezinárodní vesmírné stanice.
Špičaté tyčinky krystalů kyseliny močové ze vzorku synoviální tekutiny, fotografované pod polarizovaným světlem.
Kameny Struvite (fosforečnan hořečnato-amonný) odstraněné z močového měchýře psa.

K tvorbě ledvinových kamenů ve vesmíru přispívá několik faktorů. Změny ve stravě, kostní metabolismus, dehydratace, zvýšený příjem solí i snížený objem moči a zvýšené nasycení močí jsou všechny možné příčiny tvorby ledvinových kamenů.[2] Bylo poznamenáno, že změny v biochemii moči vyvolané vesmírnými lety vedou k tvorbě kamenů.[1]

Mezi další možné příčiny patří:

  • zvýšil pH moči
  • historie nebo predispozice ke tvorbě kamene
  • narušit stabilitu potravin[3]
  • konzervace potravin pomocí soli
  • množství palubního zásobování vodou[4]
  • omezené zdroje výživy
  • zvýšená strava živočišných bílkovin

Nejběžnějším ledvinovým kamenem je oxalát vápenatý a je obvykle způsobena léčitelnými metabolickými poruchami hyperkalcurie (zvýšené hladiny vápníku v moči). Tyto kameny způsobují bolest při průchodu a ucpání a je známo, že se opakují.[2]

Kameny z kyseliny močové mají podobné vlastnosti jako kameny oxalátu vápenatého, ale vyskytují se mnohem vzácněji (přibližně 5% všech ledvinových kamenů). Protože jsou průsvitné, nelze je vidět rentgenovými snímky.[2]

Struvite kameny jsou generovány infekcemi ureáza -obsahující mikroorganismy, které jsou schopné hydrolyzovat močovinu v moči na oxid uhličitý a amoniak. Struvitové kameny se mohou tvořit, když pH moči stoupne nad 7,2, mohou naplnit systém odběru ledvin a mohou erodovat do tkáně ledvin.[2]

Cystinové kameny způsobené dědičnými cystinurie, se začínají formovat v dětství a mohou růst dostatečně velké, aby naplnily systém sběru ledvin.[2]

Kameny fosforečnanu vápenatého, nebo jinak nazývané kartáč, jsou způsobeny vysokým pH moči a přesycením fosforečnanem vápenatým v moči.[2]

Protiopatření

Je nákladově efektivnější zabránit tvorbě kamenů během mise, než je to léčit. Zvýšený příjem tekutin zvýší objem moči a zředí kamenotvorné soli pod horní úroveň rizika.[5] Vyhýbání se jídlům s vysokým obsahem tuku a vysokým obsahem šťavelanu (ořechy, pepř, čokoláda, rebarbora, špenát, tmavě zelená zelenina, ovoce) může pomoci snížit hyperoxalurie (nadměrné vylučování oxalátu močí). Snížení množství masa a dalších potravin obsahujících puriny potlačuje hyperurikosurie (zvýšené množství kyseliny močové v moči).[6]

Perorální alkálie (např citrát draselný ) zvyšuje pH moči a pomáhá potlačovat tvorbu krystalů oxalátu vápenatého. Funguje to také tak, že se na vápník váže citrát vápenatý (inhibitor růstu a agregace krystalů). Studie také prokázaly aditivní účinek citrátu draselného.[6] Požití citrátu draselného bylo spojeno se zvýšenou hustotou kostí[7] stejně jako prevence úbytku kostní hmoty zajištěním alkalické zátěže odvracení kostního resorpčního účinku přebytku chloridu sodného.[8] Ukázalo se také, že citrát draselný snižuje úbytek kostní hmoty u žen po menopauze[9] a také zlepšuje rovnováhu vápníku u pacientů s distální renální tubulární acidóza[10]

Na zemi

Studie odpočinku v posteli[11] se používají jako pozemní analogy prostředí vesmírných letů. Během těchto studií je rychlost úbytku kostní hmoty a následné složení moči podobná rychlosti pozorované ve vesmíru. Nedávná pozemní studie testovala účinnost citrátu draselno-hořečnatého (podobně jako v současnosti používaný citrát draselný) jako protiopatření pro ledvinové kameny.[12]

Počítačové simulace

Integrovaný lékařský model (IMM)[13] skupina v Glenn Research Center v Ohiu analyzuje a optimalizuje data shromážděná o tvorbě ledvinových kamenů od konce roku 2008.

Ve vesmíru

Obrázek 4-1. Vyvážení vápníku během a po misích Skylab. Převzato od Rambauta a Johnstona (1979)[14]

Protože riziko tvorby ledvinových kamenů by mohlo[je zapotřebí objasnění ] vést ke ztrátě člena posádky na misi,[1] provádí se pravidelné testování. K dnešnímu dni došlo pouze k jednomu případu vzniku ledvinových kamenů během letu (podrobně popsáno v Valentin Lebedev kniha, Deník kosmonauta: Dvě stě jedenáct dní ve vesmíru).[1]

Skylab

The Skylab mise byly prvními misemi, jejichž trvání trvalo několik dní. Testování během těchto misí ukázalo, že vylučování vápníku se zvýšilo na začátku letu a téměř překročilo horní prahovou hodnotu pro normální vylučování.[15]

Shuttle mise

Obrázek 4-2a. Reprezentativní rizikový profil předletových ledvinových kamenů stanovený u jednoho člena posádky před krátkodobým letem (tj. Raketoplán). MODRÉ pruhy představují snížené riziko, ČERVENÉ pruhy představují zvýšené riziko.
Obrázek 4-2b. Reprezentativní rizikový profil ledvinových kamenů po letu stanovený stejným členem posádky bezprostředně po krátkém letu (tj. Raketoplán). Modré pruhy představují snížené riziko, červené pruhy představují zvýšené riziko.

Krátkodobé a dlouhodobé vyšetřování environmentálních a biochemických rizikových faktorů tvorby ledvinových kamenů Shuttle mise ukázalo, že bezprostředně po letu bylo evidentní zvýšené riziko tvorby šťavelanu vápenatého a kamenů z kyseliny močové.[16] Bylo zjištěno, že výživa, pH moči a objemový výdej jsou největšími faktory, které přispívají k těmto formacím.[17] Během delších raketoplánových misí se riziko tvorby kamene během celé mise rychle zvyšuje a přetrvává i po přistání.[18]

Obrázky 4-2a a 4-2b ukazují relativní rizika tvorby kamene u reprezentativního člena posádky letu raketoplánu. Retrospektivní lékařský přehled mapování tvorby kamenů u amerických astronautů uvádí, že 12 různých astronautů hlásilo 14 případů formace ledvinových kamenů, přičemž 9 z těchto případů nastalo v období po letu.[15]

Mise Shuttle-Mir

Data shromážděná během 129–208 dnů Shuttle-Mir mise naznačují, že prostředí kosmických letů a následný návrat na Zemi změnily složení moči astronautů a podpořily tvorbu ledvinových kamenů.[19] Tato data ukazují, že během letu bylo zvýšené riziko pro kameny oxalátu vápenatého a fosforečnanu vápenatého a bezprostředně po letu zvýšené riziko pro kameny oxalátu vápenatého a kyseliny močové. Tento vývoj kamene po letu lze připsat nízkému objemu moči a vyššímu pH moči.[15]

Mezinárodní vesmírná stanice (ISS)

Letový experiment 96-E057, Riziko ledvinových kamenů během kosmických letů: Hodnocení a hodnocení protiopatření,[20] byla provedena na expedicích 3, 4, 5, 6, 8, 11, 12, 13, a 14. Cílem tohoto experimentu bylo vyhodnotit účinnost citrátu draselného za letu jako protiopatření proti tvorbě ledvinových kamenů během dlouhodobého kosmického letu. Výsledky tohoto experimentu popsaly potenciál tvorby ledvinových kamenů u členů posádky jako funkci času v prostoru a také potenciál tvorby kamenů během období po letu.[15][21]

Budoucí průzkumné mise

Průzkumné mise představují další hrozbu pro výsledek mise a zdraví a bezpečnost členů posádky z důvodu delšího trvání mise a větší ujeté vzdálenosti. Vzhledem k tomu, že akutní onemocnění způsobené tvorbou a průchodem ledvinových kamenů by mohlo způsobit ztrátu člena posádky na misi, je zásadní zavést platná protiopatření před zahájením průzkumných misí.[15]

Tabulka 4-4 uvádí konkrétní scénáře a časové úvahy průzkumných misí.

Tabulka 4-4. Definice trvání průzkumných misí
Délka trváníMísto miseDoba přepravy na místo (ve dnech)Délka pobytu (ve dnech)Doba přepravy zpět na Zemi (ve dnech)
KrátkýMěsíc383
DlouhoMěsíc51705
KrátkýMars16240162
DlouhoMars189540189

Reference

  1. ^ A b C d Riziko tvorby ledvinových kamenů (PDF). Program pro výzkum člověka: Prvek protiopatření v oblasti lidského zdraví (HRP-47060). NASA. Března 2008. str. 3.
  2. ^ A b C d E F Riziko tvorby ledvinových kamenů (PDF). Program pro výzkum člověka: Prvek protiopatření v oblasti lidského zdraví (HRP-47060). NASA. Března 2008. str. 4.
  3. ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 03.06.2012. Citováno 2012-08-09.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)[úplná citace nutná ]
  4. ^ „Water Recovery System, International Space Station“.
  5. ^ Whitson, PA; Pietrzyk, RA; Sams, CF (2001). „Objem moči a jeho účinky na riziko ledvinových kamenů u astronautů“. Letecká, kosmická a environmentální medicína. 72 (4): 368–72. PMID  11318017.
  6. ^ A b Riziko tvorby ledvinových kamenů (PDF). Program pro výzkum člověka: Prvek protiopatření v oblasti lidského zdraví (HRP-47060). NASA. Března 2008. str. 5.
  7. ^ Pak, CY; Peterson, RD; Poindexter, J (2002). „Prevence úbytku kostní hmoty pomocí citrátu draselného v případě urolitiázy vápenaté“. The Journal of Urology. 168 (1): 31–4. doi:10.1016 / s0022-5347 (05) 64825-2. PMID  12050486.
  8. ^ Sellmeyer, D. E. (2002). „Citrát draselný zabraňuje zvýšenému vylučování vápníku močí a kostní resorpci vyvolané dietou s vysokým obsahem chloridu sodného“. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 87 (5): 2008–2012. doi:10.1210 / jc.87.5.2008. PMID  11994333.
  9. ^ Marangella, M .; Di Stefano, M .; Casalis, S .; Berutti, S .; d’Amelio, P .; Isaia, G. C. (2004). "Účinky doplňku citrátu draselného na kostní metabolismus". Kalcifikovaná tkáňová mezinárodní. 74 (4): 330–5. doi:10.1007 / s00223-003-0091-8. PMID  15255069. S2CID  23251570.
  10. ^ Preminger, GM; Sakhaee, K; Pak, CY (1987). „Hyperkalciurie a změněná absorpce vápníku ve střevě, k níž dochází nezávisle na vitaminu D při neúplné distální tubulární acidóze ledvin“. Metabolismus: klinický a experimentální. 36 (2): 176–9. doi:10.1016 / 0026-0495 (87) 90014-x. PMID  3807789.
  11. ^ "envihab". 2016-10-06.
  12. ^ Zerwekh, JE; Odvina, CV; Wuermser, LA; Pak, CY (2007). „Snížení rizika ledvinových kamenů citrátem draselno-hořečnatým během 5 týdnů odpočinku v posteli“. The Journal of Urology. 177 (6): 2179–84. doi:10.1016 / j.juro.2007.01.156. PMID  17509313.
  13. ^ http://microgravity.grc.nasa.gov/SOPO/ICHO/HRP/ExMC/IMM/[úplná citace nutná ]
  14. ^ Rambaut, Paul C .; Johnston, Richard S. (1979). „Prodloužená beztíže a ztráta vápníku u člověka“. Acta Astronautica. 6 (9): 1113–22. Bibcode:1979AcAau ... 6.1113R. doi:10.1016/0094-5765(79)90059-6. PMID  11883480.
  15. ^ A b C d E Riziko tvorby ledvinových kamenů (PDF). Program pro výzkum člověka: Prvek protiopatření v oblasti lidského zdraví (HRP-47060). NASA. Březen 2008. str. 6–11.
  16. ^ Whitson, PA; Pietrzyk, RA; Pak, CY; Cintrón, NM (1993). „Změny rizikových faktorů ledvinových kamenů po letu do vesmíru“. The Journal of Urology. 150 (3): 803–7. doi:10.1016 / s0022-5347 (17) 35618-5. PMID  8345588.
  17. ^ Whitson, PA; Pietrzyk, RA; Pak, CY (1997). „Hodnocení rizika ledvinových kamenů během letů raketoplánem“. The Journal of Urology. 158 (6): 2305–10. doi:10.1016 / s0022-5347 (01) 68240-5. hdl:2060/19970003315. PMID  9366381.
  18. ^ Whitson, PA; Pietrzyk, RA; Sams, CF (1999). „Kosmický let a riziko ledvinových kamenů“. Journal of Gravitační fyziologie. 6 (1): P87–8. PMID  11543039.
  19. ^ Whitson, PA; Pietrzyk, RA; Morukov, BV; Sams, CF (2001). „Riziko tvorby ledvinových kamenů během a po dlouhém vesmírném letu“. Nefron. 89 (3): 264–70. doi:10.1159/000046083. PMID  11598387. S2CID  46532122.
  20. ^ http://lsda.jsc.nasa.gov/scripts/experiment/exper.cfm?exp_index=902[úplná citace nutná ]
  21. ^ Whitson, PA; Pietrzyk, RA; Jones, JA; Nelman-Gonzalez, M; Hudson, EK; Sams, CF (2009). „Účinek terapie citrátem draselným na riziko tvorby ledvinových kamenů během kosmických letů“ (PDF). The Journal of Urology. 182 (5): 2490–6. doi:10.1016 / j.juro.2009.07.010. PMID  19765769.

externí odkazy

Tento článek zahrnujepublic domain materiál z Národní úřad pro letectví a vesmír dokument: „Rizika lidského zdraví a výkonnosti u misí pro průzkum vesmíru“ (PDF). (NASA SP-2009-3405)