火星旅行は腎臓を破壊する可能性がある

宇宙空間が人間が住むのに適した場所ではないことは、すでにわかっています。呼吸できる空気や飲める水は、自分で持ち込まない限り存在しません。また、場所によっては凍えるほど寒かったり、焼けつくような暑さだったりします。しかし、私たちの体への影響は、こうした明らかに命を脅かす問題よりもはるかに深刻です。

数十年にわたる宇宙探査から、無重力により宇宙飛行士の骨が弱くなり筋肉が衰えること、宇宙放射線によりがんのリスクが増加すること、宇宙飛行のストレスにより免疫システムが弱まることが分かっています。そして、これらの問題は宇宙にいる時間が長くなるほど悪化するばかりで、火星のような遠い目的地への旅行を計画する上で深刻な問題となります。

最近ネイチャー誌に掲載されたロンドン大学ユニバーシティ・カレッジ（UCL）の腎臓専門医による研究では、地球外への冒険で私たちが直面しなければならないもうひとつの課題が明らかにされている。この新しい研究は、長期の宇宙飛行が人間の腎臓に永久的な損傷を与える可能性があることを示しており、火星に行く宇宙飛行士は帰路に透析が必要になる可能性もあるほどだ。

「私たちが知る限り、宇宙開発競争が終わって以来、宇宙飛行が腎臓の健康に与える影響を研究した人は誰もいなかった」と、論文の筆頭著者でロンドン大学ロンドン校の腎臓医学研究者のキース・シュー氏は、自身と同大学の腎臓専門医である共著者のベン・ウォルシュ氏を代表して説明した。

「おそらく私たちにとってもっと衝撃的だったのは、宇宙放射線が腎臓に与える影響についてほとんど何も発見できなかったことだ」と彼は付け加えた。地球上の病院では、医師たちは直接の経験から、腎臓が放射線に非常に敏感であることを知っており、実際、がん患者にどれだけの放射線療法を施すことができるかという大きな制限要因の 1 つとなっている。

腎臓は「宇宙飛行士に見られる大きな問題である腎結石の形成と骨量の減少にも中心的な役割を果たしている」と、今回の研究には関わっていない東北大学の医学者、鈴木則夫氏は説明する。腎臓は血液を浄化し、体内の水分量を調節する役割を担っている。腎臓の働きが不十分だったり、処理しきれないほどの汚れがたまったりすると、腎結石やその他の病気になる可能性がある。宇宙が腎臓に与える影響を理解することは、「健康な著名人に限らず、将来の宇宙旅行者のための予防医学を開発するためにも重要だ」と鈴木氏は付け加える。

宇宙に行った生物の腎臓で何が起こっているのかを解明するため、シュー氏と共同研究者は、国際宇宙ステーションでさまざまな実験を行った人間、マウス、ラットの生体サンプル、およびISSで遭遇したのと同量の放射線にさらされた地球上の実験で採取したサンプルを調べた。研究者らは、これらの生物の尿、排泄物、血液、さらには腎臓の一部（もちろん人間のものではない）を使用して、全体的にいくつかの大きな変化が起こっていることを発見した。

まず、研究者たちは、腎臓にある 2 つのタンパク質 (カルシウムを体内で処理する能力に影響する) が、宇宙飛行中に何らかの理由で基本的にオフになっていることに気づいた。次に、研究者たちは、腎臓の遠位尿細管 (DCT) と呼ばれる部分に大きな変化があることに気づいた。DCT は、腎臓の濾過機能を担うネフロンの特定の部分である。DCT は具体的には「体内のカルシウムとマグネシウムの処理を微調整する役割を担っていますが、おそらくナトリウムと血圧の調節で最もよく知られている部分です」とシウ氏は言う。  

地球上の医学研究で最近、DCT は「実に驚くほど可塑性があり」、「数週間で構造が変化する可能性がある」ことがわかった、と彼は付け加えた。宇宙では、DCT は短くなっているようだった。これは、地球上の不健康な生物にも見られる現象だ。宇宙飛行士は骨が弱くなって余分なカルシウムを失っているだけでなく、腎臓から余分なカルシウムを排出するのが通常より難しく、おそらく腎臓結石につながっているようだ。

なぜこのような変化が起きているのかはまだ不明だが、著者らは、無重力による血圧の変化が腎臓に余分な負担をかけているのではないかと推測している。放射線も大きな問題であることはほぼ間違いない。宇宙並みの放射線を浴びたマウスは、腎臓の毛細血管に小さな血栓ができるなど、放射線治療を受けている人間と同じような腎臓損傷を示した。原因が何であれ、宇宙の過酷な環境が私たちの腎臓を悪化させていることは明らかだ。

「注目すべきは、腎臓のリモデリングを経験している人が、ある日腎臓結石が尿管を削ったり、もっとひどい場合は尿管を塞いだりするまで、何の変化も感じない可能性が高いということです」と、宇宙飛行士の体験についてシュー氏は語る。「腎臓のリモデリングが可逆的かどうか、またどの程度の期間で可逆的になるかはまだわかりません。」

宇宙で腎臓がどのように変化するかを完全に理解するにはさらなる研究が必要ですが、宇宙腎臓病と戦う方法についてはすでにいくつかのアイデアがあります。改善の余地があるのは明らかに放射線からの保護ですが、宇宙ステーションに追加のシールドを追加するという一見明白なアイデアは、宇宙放射線の超高速粒子に直面した場合、実際には害の方が大きい可能性があります。「大きなガラス板を銃弾が突き抜けるようなものだと想像してください。銃弾は肩をかすめて実際にダメージを与えますが、実際に体を切り裂き、命を脅かす可能性があるのは、降り注ぐ割れたガラスです」とシウ氏は言います。

代替案としては、地球の磁場のポータブル版を作るという方法がある。地球の磁場は、地球上で我々を守ってくれている。アクティブシールドというアイデアだ。医療研究者らは、宇宙で腎臓が受ける余分なストレスに対抗する薬も研究している。酸化を抑えるか、細胞内のミトコンドリアを助けるか、いずれはそうするだろう。火星への有人ミッションには、旅に携行すべきもう一つの命を救う品物が必要になるようだ。