Galactic Cosmic Rays — Chỉ là một số thách thức của nhiệm vụ Mars
Các phi hành gia Sứ mệnh của Mars sẽ phát triển bệnh bạch cầu từ hành trình của họ đến hành tinh đỏ? Nó có vẻ giống như một câu hỏi kỳ lạ, nhưng các nghiên cứu do NASA tài trợ đang tìm kiếm tất cả mọi thứ để chuẩn bị cho những gì có thể là một bước nhảy vọt khổng lồ cho nhân loại - một chuyến đi có người lái đến sao Hỏa. Cuộc hành trình với một phi hành đoàn của con người có thể bắt đầu ngay từ những năm 2030. Có những giai đoạn khác nhau của dự án quan trọng này, và việc lập kế hoạch và nghiên cứu đã bắt đầu.
Bạn có thể xem tất cả các kế hoạch, bao gồm ba giai đoạn thăm dò khác nhau, tại trang web "Hành trình đến sao Hỏa" của NASA.
Nhiệm vụ có người lái đến sao Hỏa đi kèm với nhiều mối nguy hiểm, một số được biết đến và một số có lẽ không rõ. Một trong những mối quan tâm đối với du khách tương lai là tác động của bức xạ không gian sâu đến sức khỏe con người. Trong một nghiên cứu mới do NASA tài trợ, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bức xạ không gian sâu có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh bạch cầu ở các phi hành gia, do những thay đổi đối với tế bào gốc quan trọng trong tủy xương làm phát sinh tất cả các tế bào máu mới trong cơ thể.
Bức xạ từ tia X và quét CT
Tiếp xúc bức xạ mang theo nó khả năng gây hại . Có bức xạ ion hóa và bức xạ không ion hóa.
Trong khi bức xạ không ion hóa, giống như những tia UV từ mặt trời, có thể gây tổn hại, bạn thường có thể che chắn bản thân khỏi loại bức xạ này khá dễ dàng. Bức xạ ion hóa khó tránh hơn. Bức xạ ion hóa có thể di chuyển qua các chất và thay đổi điện tích của các nguyên tử trong vật liệu xung quanh.
Các hạt liên kết với bức xạ ion hóa trong không gian đến từ các hạt vành đai bức xạ bị bẫy (Van Allen Belts), các tia vũ trụ và các hạt phát sáng mặt trời.
Trong trường hợp bức xạ được sử dụng để điều trị ung thư, lợi ích của bức xạ ion hóa trị liệu (giết chết các tế bào ung thư) được cân nhắc chống lại các rủi ro từ sự tiếp xúc như vậy, chẳng hạn như các biến chứng ngắn hạn và dài hạn, bao gồm cả sự xuất hiện của một năm ác tính mới sau đó.
Tương tự như vậy, việc tiếp xúc với bức xạ trong chụp X-quang và chụp CT không được xem nhẹ, vì phơi nhiễm tích lũy và không cần thiết đối với bức xạ y tế và chẩn đoán cũng có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh ác tính suốt đời của một người.
Bức xạ từ tia vũ trụ thiên hà
Bức xạ cơ bản là năng lượng đi lại, và tia vũ trụ thiên hà (GCRs) là một dạng bức xạ quan tâm lớn vì nó liên quan đến du hành vũ trụ. GCRs chủ yếu đến từ bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, nhưng thường từ bên trong thiên hà Milky Way của chúng ta. Về cơ bản, GCR là các ion yếu tố năng lượng cao, có tất cả các electron bị lấy đi trong khi chúng đi qua thiên hà ở gần tốc độ ánh sáng.
Bức xạ không gian sâu khác với những gì chúng ta trải nghiệm trên bề mặt Trái Đất - hoặc thậm chí ở quỹ đạo Trái đất thấp - bởi vì có nhiều “lưu lượng” của tia vũ trụ thiên hà năng lượng cao hơn ngoài bức xạ từ các sự kiện mặt trời và từ các vành đai phóng xạ gần nhà hơn. Trái đất có các vành đai phóng xạ gọi là đai Van Allen kéo dài khoảng 1.000 đến 60.000 km trên bề mặt.
Từ trường của trái đất làm chệch hướng bức xạ và bảo vệ bầu khí quyển của Trái đất khỏi sự hủy diệt, nhưng một nhiệm vụ của Hỏa tinh yêu cầu du hành không gian sâu.
Hơn thế nữa, sao Hỏa mất từ trường hàng tỷ năm trước, vì vậy đối với những người cuối cùng đặt chân lên hành tinh đỏ, sẽ không có sự bảo vệ như vậy chờ đợi chúng. NASA nhận thức rõ những mối nguy hiểm này và đang nghiên cứu các giải pháp khả thi. Các nhà khoa học NASA thậm chí còn nêu ra viễn cảnh tạo ra một từ trường nhân tạo xung quanh sao Hỏa để bảo vệ các nhiệm vụ trong tương lai.
Những tia vũ trụ thiên hà có thể làm gì cho con người?
Ảnh hưởng của bức xạ lên con người trong không gian đang được kiểm tra theo nhiều cách khác nhau, và nó không chỉ là bệnh bạch cầu và bệnh ác tính mà các nhà khoa học đang lo lắng. NASA cũng đang tiến hành các nghiên cứu nhìn vào các phi hành gia không gian, sự phơi nhiễm như thế nào có thể ảnh hưởng đến nhận thức và hành vi, và các gen phản ứng với bức xạ như thế nào - và cụ thể là gen nào được bật và gen nào bị tắt bởi sự tiếp xúc này.
Cuộc sống trên sao Hỏa có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh bạch cầu, theo dữ liệu được thu thập bởi một nhóm nghiên cứu từ Trung tâm y tế Baptist Wake Forest. Nhóm nghiên cứu đã khảo sát những tác động tiềm tàng của bức xạ không gian sâu đặc biệt trên các tế bào gốc tạo máu của con người (HSCs). HSC thực ra là những tế bào gốc rất giống nhau mà bạn có thể đã nghe nói về nó được sử dụng như một điều trị ung thư trong một số trường hợp.
Khi một bệnh nhân có liều cao hóa trị liệu được lên kế hoạch để tiêu diệt các tế bào ung thư, hóa trị cũng có thể gây tổn hại đến tế bào gốc. Bởi vì điều này, cấy ghép tủy xương , hoặc cấy ghép tế bào gốc tạo máu, có thể được thực hiện để tăng khả năng của bệnh nhân để có được một khởi đầu mới với các tế bào hình thành máu mới khỏe mạnh. Đây là những tế bào tạo máu rất giống nhau trong tủy xương của bạn sản xuất tất cả các tế bào máu mới của bạn như những tế bào cũ mòn. Các tế bào trưởng thành trong máu bao gồm các tế bào màu đỏ đưa oxy từ phổi của bạn đến phần còn lại của cơ thể, nhưng cũng là các tế bào màu trắng giúp chống nhiễm trùng và ác tính.
Nhóm nghiên cứu tại Wake Forest lấy những HSC hình thành máu này từ những người hiến máu khỏe mạnh trong độ tuổi từ 30 đến 55 và phơi bày chúng với bức xạ mô phỏng và GCR như những tia dự kiến bắn phá các phi hành gia trong một nhiệm vụ của sao Hỏa. Họ phân tích các tế bào trong phòng thí nghiệm sau đó và phát hiện ra rằng bức xạ ảnh hưởng đến các tế bào ở mức tế bào gốc, gây đột biến ở các gen ảnh hưởng đến khả năng phát triển thành tế bào máu trưởng thành. Theo Christopher Porada, một nhà nghiên cứu cấp cao của dự án, sự tiếp xúc bức xạ làm giảm khả năng sản sinh tế bào gốc gần như tất cả các loại tế bào máu, và khả năng tạo ra các tế bào mới của chúng thường giảm khoảng 60 đến 80%.
Sự giảm sút của các tế bào máu có thể có ý nghĩa đối với các phi hành gia là điều mà nhiều bệnh nhân ung thư máu đã biết - sự suy giảm các tế bào máu đỏ có thể gây thiếu máu , với các triệu chứng như mệt mỏi, yếu, khó thở và khả năng tập thể dục kém. Việc giảm bạch cầu có thể làm giảm khả năng miễn dịch của cơ thể, làm tăng tính nhạy cảm với nhiễm trùng. Và sự giảm tiểu cầu có thể làm cho một người dễ bị đông máu và các vấn đề chảy máu, với vết bầm tím bất thường hoặc chảy máu.
Sử dụng chuột để tìm hiểu thêm một chút
Thông thường trong nghiên cứu y học, những phát hiện dường như đúng trong phòng thí nghiệm không thể được sao chép hoặc xác minh khi nó quan trọng, trong một con người thực sự sống, hoặc một con chuột để bắt đầu. Để cố gắng hiểu rõ hơn cách phơi nhiễm bức xạ có thể trông như thế nào trong cuộc sống, nhóm nghiên cứu tại Wake Forest đã cấy các HSC được chiếu xạ GCR vào chuột.
Những con chuột tiếp tục phát triển bệnh bạch cầu lymphoblastic cấp tính tế bào T. Nhóm nghiên cứu đã mô tả đây là minh chứng đầu tiên rằng bức xạ không gian sâu có thể làm tăng nguy cơ bệnh bạch cầu ở người.
Tế bào lymphoblastic lymphoblastic leukemias (T-ALL) là ung thư máu hung hăng do những thay đổi ác tính trong tế bào làm phát sinh tế bào T, hoặc các tế bào bạch cầu gọi là T-lymphocytes. T-ALL chiếm 10 phần trăm đến 15 phần trăm thời thơ ấu TẤT CẢ và 25 phần trăm người lớn TẤT CẢ. Bệnh nhân T-ALL thường có tủy xương đã trở nên đóng gói với lymphoblasts tế bào T chưa trưởng thành, cũng như số lượng tế bào máu trắng cao, khối u ở vùng ngực và sự tham gia thường xuyên của hệ thống thần kinh trung ương vào thời điểm chẩn đoán. Tỷ lệ chữa bệnh trên 75% ở trẻ em và khoảng 50% ở người lớn đã được nhìn thấy với căn bệnh này.
Điểm mấu chốt từ nghiên cứu chuột
Kết quả của các nhà điều tra cho phép họ kết luận rằng hai hiệu ứng khác nhau của bức xạ có thể đã có tác dụng trong sự xuất hiện của bệnh bạch cầu. Đầu tiên, họ phát hiện thấy tổn thương di truyền đối với HSC có thể dẫn đến sự phát triển của bệnh bạch cầu. Thứ hai, bức xạ cũng làm suy yếu khả năng của HSCs tạo ra các tế bào T và B mới, cả hai đều là các tế bào máu trắng có thể tham gia vào việc chống lại những kẻ xâm lược nước ngoài như vi khuẩn, nhưng cũng là các tế bào khối u. Vì vậy, không chỉ bạn có những thay đổi di truyền trong các tế bào gốc có thể dẫn đến bệnh bạch cầu, nhưng bạn cũng có một hệ miễn dịch suy giảm liên quan đến khả năng loại trừ các tế bào ác tính phát sinh từ các đột biến do bức xạ gây ra.
> Nguồn
> Dachev T, Horneck G, Häder DP, et al. Hồ sơ thời gian phơi nhiễm bức xạ vũ trụ trong nhiệm vụ EXPOSE-E: Công cụ R3DE. Sinh vật học vũ trụ . 2012, 12 (5): 403-411.
> Van Vlierberghe P, Ferrando A. Các cơ sở phân tử của tế bào T cấp tính bệnh bạch cầu lymphoblastic cấp tính. J Clin Invest . 2012, 122 (10): 3398-3406.