Воздействие стрессоров космического полёта на функцию митохондрий и риск развития патологии глаза

Почему космические путешествия испытывают наши глаза

По мере того как люди готовятся к более длительным полётам на Луну и Марс, учёные обнаруживают неожиданную уязвимость: наши глаза. Астронавты, возвращающиеся из продолжительных миссий, иногда демонстрируют изменения зрения, отёк в задней части глаза или раннее помутнение хрусталика, напоминающее катаракту. В этом обзорном материале собраны данные о том, что многие из этих проблем могут восходить к крошечным «электростанциям» внутри клеток — митохондриям — и объясняется, почему их защита может быть ключом к сохранению зрения в космосе и к улучшению здоровья глаз на Земле.

Жёсткий свет космоса

В отличие от жизни на поверхности Земли, астронавты живут в среде, наполненной высокоэнергетическими частицами от Солнца, отдалённых галактик и радиационных поясов Земли. Эти формы ионизирующего излучения способны проникать через корпус корабля и ткани человека, при этом дозы растут с увеличением длительности миссии и расстояния от Земли. Сравнения с пациентами, получающими радиотерапию глаза при онкологических заболеваниях, показывают, что даже относительно умеренные дозы могут повышать риск катаракты и повреждений сетчатки. Хотя лечебные пучки и космическая радиация различаются, оба типа излучения способны повреждать деликатные структуры глаза, особенно при хроническом воздействии или при наличии тяжёлых зарядовых частиц, которые по своим траекториям передают интенсивные всплески энергии.

Невесомость и сдвиги жидкостей

Космический полёт изменяет не только уровень радиации; он также устраняет действие тяжести. В условиях невесомости жидкости тела смещаются к голове, что повышает давление вокруг мозга и глаз. У многих астронавтов в ходе продолжительных миссий развивается комплекс признаков, ныне называемый космически ассоциированным нейро‑офтальмическим синдромом (SANS): отёк головки зрительного нерва, уплощение задней стенки глаза, волнообразные изменения в светочувствительном слое и сдвиг в сторону дальнозоркости. Существуют разные теории, объясняющие SANS, включая изменение тока спинномозговой жидкости и давления в тканях за глазом. В обзоре утверждается, что эти механические факторы, вероятно, взаимодействуют с более глубокими биологическими изменениями, особенно затрагивающими митохондрии.

Энергетические «фабрики» глаза под давлением

Сетчатка и части хрусталика — одни из самых энергозатратных тканей в организме, насыщенные митохондриями, которые постоянно вырабатывают топливо и управляют вредными побочными продуктами — реактивными формами кислорода. Митохондрии особенно плотны в центральной части сетчатки, где сосредоточено острое зрение, и по краю хрусталика. Исследования на мышах, побывавших на Международной космической станции, в экспериментах, моделирующих микрогравитацию, и у самих астронавтов демонстрируют общую картину: космический полёт нарушает функцию митохондрий во многих органах, включая глаз. Повреждения митохондриальной ДНК, сниженная репарационная способность и избыток реактивных форм кислорода могут запустить порочный круг — менее эффективное производство энергии, усиление окислительного стресса и прогрессирующее повреждение фоторецепторов, поддерживающих клеток и белков хрусталика.

От клеточного повреждения к катаракте и SANS

Сопоставляя, где митохондрии группируются внутри глаза и где проявляется болезнь, авторы подчёркивают поразительное соответствие. У астронавтов катаракта чаще всего развивается во внешних кортикальных областях хрусталика, как раз там, где митохондрии сосредоточены в эпителии хрусталика и в образующихся волокнах. Аналогично, SANS затрагивает заднюю часть глаза, где сетчатка и её поддерживающий слой богаты митохондриями и кровеносными сосудами. Радиация и окислительный стресс могут фрагментировать митохондрии, нарушать их мембраны и изменять их количество, что в конечном счёте способствует помутнению хрусталика и истончению или отёку тканей сетчатки. Питательные факторы могут усугублять проблему: изменения статуса витаминов группы B в ходе миссий способны ослаблять антиоксидантную защиту, которая обычно сдерживает митохондриальный стресс.

Защита зрения астронавтов и помощь пациентам на Земле

В обзоре делается вывод, что поражения глаз, связанные с космическим полётом, вероятно, имеют мультифакторную природу, но митохондриальная дисфункция является центральным звеном, связывающим радиацию, микрогравитацию и питание. Понимание того, как именно разные типы излучения, профили миссий и индивидуальная восприимчивость повреждают митохондрии в хрусталике и сетчатке, поможет разработать новые контрмеры — от улучшенной защиты и дизайна космических аппаратов до целевых антиоксидантных «коктейлей» и препаратов, защищающих митохондрии. Инсайты, полученные при изучении глаз астронавтов, также могут пролить свет на распространённые заболевания, такие как возрастная макулярная дегенерация и катаракта на Земле, делая космос мощной лабораторией для понимания и, в конечном счёте, сохранения человеческого зрения.

Цитирование: LeBlanc, D.P., Butterfield, B., Jimenez-Chavez, L. et al. Spaceflight stressors impact on mitochondrial function and the risk for development of ocular pathology. npj Microgravity 12, 30 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00565-5

Ключевые слова: здоровье глаз при космических полётах, митохондриальная дисфункция, радиация и зрение, синдром, связанный с нейро-офтальмическими изменениями при космическом полёте, катаракта у астронавтов