Medicína zaznamenala během druhé poloviny dvacátého století neuvěřitelný rozvoj. Snaha člověka o pronikání do vesmíru si vyžádala vznik medicíny kosmické. Jak platná je kosmická medicína nám, obyčejným pozemšťanům?
Porazíme díky vesmírným výzkumům rakovinu, nebo se alespoň zbavíme mořské nemoci?
KONEC MOŘSKÉ NEMOCI
 Kde je dole a kde nahoře? Stav beztíže klade značné nároky na prostorovou orientaci. V poslední době bývá strop a podlaha ve vesmírných modulech barevně odlišována. Každý třetí astronaut ve vesmíru trpí nevolností. Proto jsou vyvíjeny moderní léky potlačující tuto nevolnost. Jsou to ty léky, které si vezmete, aby se vám na Máchově jezeře neudělalo špatně při projížďce výletní lodí. Na fotografii je Susan Helmsová a Jurij Usačev na palubě ISS. |
Například nemoc z pohybu, neboli kinetóza, také nazývaná mořská nemoc, která znepříjemňuje cestování mnohým z nás, je intenzivně zkoumaná vědci na oběžné dráze. Ke kinetóze dochází v důsledku dráždění centra rovnováhy ve vnitřním uchu. Toto dráždění je však v přímém rozporu s tím, jaké informace předávají do mozku oči. Trvá-li toto dráždění dostatečně dlouho, začnou se v jeho důsledku projevovat příznaky jako žaludeční nevolnost, bledost a někdy také bolesti hlavy. Celý stav se s pokračujícím drážděním zhoršuje, až dojde ke zvracení.
Kinetóza bývá velmi nepříjemným průvodním jevem mikrogravitace při kosmickém letu. Proto je ze strany kosmických lékařů této skutečnosti věnována značná pozornost. Astronaut musí soustředěně pracovat, což je ovšem velice obtížné, uvážíme-li, že se mu chce zvracet. Aby se nepříjemným příznakům zabránilo, jsou kosmickými lékaři vyvíjeny účinné léky.
Moxastini teoclas dokáže zařídit, že se nám např. při plavbě po Máchově jezeře neudělá špatně. Má to ale jeden háček! Po podání tohoto a jemu podobných léků dochází k nepříjemným vedlejším účinkům, jako je ospalost či poruchy koncentrace. Na odstranění takovýchto vedlejších příznaků pracuje kromě jiných i kosmický výzkum.
LÉKY “MADE IN SPACE”
U vývoje léčiv ještě zůstaňme. Ukazuje se, že vývoj některých léků ve vesmíru může být v budoucnu velice lukrativní záležitostí.
Jako první příklad si uveďme firmu Ortho-Pharmaceutical. Tato firma testuje ve vesmíru, tedy v podmínkách stavu beztíže, technologii čištění látek.
Další velice zajímavý výzkum na oběžné dráze provádí firma Bristol-Myers Squibb, která zkoumá nové možnosti fermentace neboli kvašení. V rámci výzkumného programu letů raketoplánů Columbia a Discovery se vědci snaží pomocí různých technik manipulovat s genetickou výbavou mikrobů. Poznatky z těchto experimentů, prováděných na oběžné dráze, se dále využívají při výrobě antibiotik. Tomuto snažení přidá na důležitosti, uvědomíme-li si, že dnešní mikroorganismy jsou stále méně citlivé na běžná antibiotika.
Ve vesmíru lze vyrábět látky, jejichž výroba na Zemi by byla příliš obtížná, nákladná, a v některých případech úplně nemožná. Ve vesmíru totiž mnohé chemické látky vykazují kvůli stavu beztíže (mikrogravitaci) úplně nové vlastnosti.
Již dnes dokáží vědci ve vesmíru vyrobit např. vysoce čištěné hormony mnohem levněji, než běžným způsobem na Zemi.
PORAZÍME RAKOVINU?
Bádání člověka v laboratořích na oběžné dráze sehrává také významnou úlohu v boji proti zákeřné rakovině. V kosmickém prostředí jsou totiž organismy vystaveny zvýšeným dávkám kosmického záření, které způsobuje poškozování buněčné DNA, jejíž řetězce jsou trhány. Tyto řetězce se musejí stále znovu a znovu spojovat. To pak ve svém důsledku vede k častému vzniku chybných spojení. Tak se vytvářejí mutace buněk. Tyto buňky potom odlišně rostou, vzniká nádorové bujení a vědci mohou sledovat jeho zákonitosti. Toto sledování povede, jak doufáme, k pochopení podstaty patologického růstu buněk, což by mohlo vést k vytvoření účinných metod léčby rakoviny.
VÁPNÍK A PEVNÉ KOSTI
Jak víme, ve vesmíru dochází u člověka vzhledem k velmi nízké gravitaci k rozdílné distribuci vody a celé řady látek. Všimněte si často oteklých tváří kosmonautů na fotografiích, pořízených během kosmického letu. Právě z těchto záběrů je patrná tendence přesouvání tělesných tekutin směrem do horních partií těla. Během těchto masivních přesunů dochází ke ztrátám celé řady důležitých látek. Výsledky výzkumů prováděných na oběžné dráze ukazují, že například ztráty vápníku z kostí se pohybují kolem jednoho procenta za měsíc. Pochopit proces dekalcifikace je pro vědce velmi důležité. Na rozdíl od ubývání svalové hmoty, kterému se dá vhodným cvičením zabránit, ztráty vápníku a oslabování kostní trámčiny nemůžeme zásadněji ovlivnit.
K podobnému procesu dochází u člověka ve stáří. Takzvaná osteoporóza je metabolické onemocnění kostí, při kterém se kost stává křehčí a lámavou.
Vědci ve vesmíru se snaží podstatě tohoto problému přijít na kloub a vyvinout takové preventivní a léčebné metody, jež by zamezily ztrátám vápníku.
ASTRONAUT, ČLOVĚK SE SRDCEM
Ve stavu beztíže dochází k oslabování kardiovaskulárního systému. Jak takto oslabené srdce reaguje po návratu astronauta na Zemi? To je předmětem výzkumu, na kterém se kosmičtí lékaři podílejí ještě dlouho po návratu z kosmické mise. Tento výzkum je potřebný zejména z toho důvodu, že pacienti upoutaní dlouhodobě na lůžko při prvním postavení se na nohy po týdnech či měsících omdlévají v důsledku oslabení srdce. Nejednou se u takto postižených pacientů setkáváme i s náhlou srdeční smrtí. Aby to nedošlo tak tragicky daleko, podílejí se kosmičtí lékaři na vývoji celé řady léků proti nejrůznějším poruchám srdečního rytmu a cvičebních technik posilujících kardiovaskulární systém.
TECHNIKA ZACHRAŇUJE
 Glenn na palubě raketoplánu DISCOVERY při tréningu na ergometru. V beztížném stavu dochází ke značnému úbytku svalové hmoty, zejména na dolních končetinách. Proto astronauté vyvíjejí cvičební postupy pro zamezení tomuto jevu. k něčemu Podobnému dochází i u pacientů dlouhodobě upoutaných na lůžko. Ve vesmíru jsou pro tyto nemocné vyvíjeny metody účinné rehabilitace. |
Své nezastupitelné místo v biomedicínském vesmírném výzkumu má vývoj a testování lékařských přístrojů a jiných zdravotnických pomůcek. Astronauti na oběžné dráze testují různá supermoderní diagnostická zařízení. Na palubách raketoplánů se setkáme s echokardiografy, přístroji, jež měří srdeční ozvy, můžeme se setkat s tonometry na měření krevního tlaku nebo s teploměrem, který měří tělesnou teplotu přímo v těle astronauta.
Kosmická technika zachraňuje životy lidem, kterým se přitíží při dlouhém letu dopravním letadlem. Jak řešit srdeční záchvat někde nad Atlantikem? Dříve byla takováto situace standardně řešena leteckým personálem tak, že resuscitace a jiné odborné zákroky byly konzultovány s lékařem na letišti prostřednictvím vysílačky nebo se mezi cestujícími lékař nacházel. Dnes je již na světě mnohem efektivnější způsob záchrany života na palubě letadla. Italská firma Alenia Aerospazio pracuje na výzkumu možností nepřetržitého multimediálního spojení posádky se Zemí, prostřednictvím přenosu signálu z letadla na Zemi přes telekomunikační družici. Tato tak-zvaná telemedicína vychází ze zkušeností z videokonferencí, ale také z kosmického výzkumu. Jistě víte, že zdravotní stav astronautů je nepřetržitě sledován pozemním řídícím střediskem. Aby byl umožněn kontakt mezi posádkou raketoplánu a Zemí, je pohyb astronautů snímán kamerami. Na těle mají připevněny senzory snímající dle potřeby jejich fyziologické funkce. Výsledky tohoto monitorování jsou nepřetržitě vysílány na Zemi, kde je lékaři důkladně analyzují.
JINÁ REALITA
Jednou z nejpopulárnějších novinek počítačové technologie je virtuální realita, před níž stojí široké možnosti využití na Zemi i ve vesmíru.
Protože se zde zabýváme především lékařským vesmírným výzkumem, zmíníme se zde o virtuální realitě ve vesmíru z pozice medicíny. Při letu STS-90-NEUROLAB byl testován tzv. VEG – virtual environment generator. Toto zařízení různými audiovizuálními efekty působí na smyslová ústrojí člověka. Při této stimulaci se zkoumají reakce astronautů ve stavu beztíže. Je sledováno, jak tato stimulace ovlivňuje prostorovou orientaci. Těmito experimenty vědci získávají poznatky o fungování smyslových a pohybových ústrojí, což jim umožní lepší pochopení podstaty a způsobů léčení nejrůznějších neurologických onemocnění. Choroby jako Parkinsonův syndrom, Huntingtonova choroba či syndrom častých pádů ve stáří jsou provázeny špatnou pohybovou koordinací končetin. Některé studie říkají, že virtuální realita bude v budoucnu významným pomocníkem v léčbě, rehabilitaci a nakonec i v běžném životě takto pohybově postižených lidí.
 Na obrázku vidíme Mudr. Williamse při experimentu s virtuální realitou. Pomocí zařízení zvaného VEG (Virtual Environment Generator) je prováděn výzkum souhry očí a pohybového aparátu při chytání míčku. VEG astronautům pomáhá v prostorové orientaci. Již brzy bude toto zařízení pomáhat lidem trpícím poruchami stability. |
GLENN ZNOVU VE VESMÍRU
Letu STS-95 amerického raketoplánu Discovery byla věnována značná mediální pozornost. Do vesmíru se spolu se šesti astronauty vydal také John Glenn, první oficiální astronaut. NASA let tehdy 77letého Glenna zdůvodnila potřebou výzkumu vlivu mikrogravitace na stárnoucí organismus. Na Glennovi byl prováděn výzkum hormonálních reakcí organismu na stresovou zátěž. Vědci se domnívají, že při ztrátách bílkovin, ke kterým při pobytu ve stavu beztíže dochází ve zvýšené míře, se vyplavuje do krevního oběhu větší množství stresových hormonů.
 Astronauté dr. Pawelczyk a Mudr. Williams provádějí pokusy zaměřené na koordinaci rukou a očí ve stavu beztíže na rotačním křesle. Fotografie je pořízená při letu STS-90-NEUROLAB z dubna 1998. Výsledky těchto pokusů nám snad pomohou pochopit některé negativní účinky chorob pohybového ústrojí jako je Parkinsonova choroba, Huntingtonova choroba a jiné… |
Glenn svým letem do vesmíru přispěl také k výzkumu spánkových rytmů člověka. Lékaře podstata poruch spánku a usínání zajímá. Jak víme, nespavost trápí i mnohé z nás. Glennův výzkum je o to přínosnější, uvědomíme-li si, že chronická nespavost postihuje 30 až 40 % lidí nad 65 let. Zjistilo se, že na průběh spánku má vliv hormon zvaný melatonin. Jeho vyplavování do krve vede v organismu k určitým změnám. V průběhu spánku dochází ke kolísání hladiny melatoninu a to vede ke změnám tělesné teploty. Glenn proto před spaním spolkl kapsli s miniaturním teploměrem. Tento teploměr pak vysílal naměřené údaje o vnitřní teplotě organismu do přijímače, který měl Glenn umístěn na zápěstí. Během spánku byla u Glenna sledována aktivita mozku pomocí tzv. EEG – elektroencefalografu. Dále vědci sledovali rytmus a hloubku jeho dýchání pomocí spirometru. Tato lékařská zařízení jsou ve vesmíru zdokonalována a miniaturizována.
Výsledky vývoje techniky ve vesmíru jsou pak hojně využívány v klinické praxi, v běžných nemocničních podmínkách. A opět příklad. Kosmický výzkum stál u zrodu metody zvané EEG-biofeedback. Tuto metodu vyvinul prof. Sterman z Kalifornské univerzity. Pokusná osoba si jednoduše nasadí na hlavu snímače mozkových vln. Potom dostane za úkol sledovat určitý děj odehrávající se na obrazovce počítače. Pokud je pozornost jedince zaměřena na ono dění, získává body. Poleví-li však ve sledování, EEG snímač to zaznamená, zazní alarm a dojde ke ztrátě bodů. Tuto metodu, vypadající jako zajímavá hra, začal používat úřad NASA. Astronauti za pomoci EEG-biofeedbacku cvičili svou koncentraci. Nacvičují tak například pilotované setkání raketoplánu a orbitální stanice. Dnes se již můžete s touto metodou často setkat v ordinacích mnoha lékařů a psychologů.
EEG-biofeedback je používán k léčbě poruch soustředění, čtení či léčbě mikrospánku a úzkostných stavů.
“ASI NA MNE LEZE CHŘIPKA”
Kolikrát jste v životě vyslovili tuto větu? I když chřipka může vypadat na první pohled banálně, může mít v některých případech závažný průběh, a dokonce i smrtelné důsledky. Proto firma Johnson pracuje na vývoji tzv. inhibitorů (proti působících látek) neuraminidasy. Neuraminidasa je enzym mající vliv na schopnosti šíření chřipkového viru influensae. Aby bylo možné zmapovat virus influensy, je nutné vypěstovat krystal výše jmenovaného enzymu, který má funkci jakési mapy, podle níž se lze ve struktuře viru chřipky orientovat a určit možné parametry nového léku. Příprava proteinových krystalů je možná i na Zemi, není však příliš efektivní. Pozemské podmínky totiž neumožňují krystalům čistý růst. Proto přichází ke slovu počítačová simulace, pomocí níž se za určitých různě naprogramovaných okolností napodobuje vývoj růstu krystalických struktur. Správnost počítačových výpočtů je však třeba ověřit. Ověřování probíhá ve vesmíru. Odpadají zde rušivé elementy, jako je třeba gravitace. Krystaly zde za různých podmínek rostou a tento růst je přesně sledován pomocí rentgenové analýzy (let STS-77 – 1996).
SCI-FI, NEBO REALITA?
2001: Vesmírná odysea, Star Trek, Hvězdné války – díla, ve kterých se odrážejí naděje a aspirace člověka na objevování a osidlování vesmírných končin. Blíží se doba, kdy se z vesmírné stanice na oběžné dráze vydáme dál. Vrátíme se na Měsíc, vstoupíme na Mars. Nutno dodat, že tato doba je možná blíže, než si myslíme. Na těchto cestách, kdy je posádka vesmírného korábu měsíce či roky odkázaná sama na sebe, může její členy potkat nejedno nepříjemné překvapení v podobě nemoci či úrazu. Pokud by k takovéto situaci došlo, je třeba postiženého astronauta ošetřit. Jistě, některé méně komplikované zákroky provede i vycvičená posádka. Ale může se stát, že bude nutný náročný lékařský zákrok vyžadující vysokou odbornou erudici a zručnost. Pak přijde na řadu robot, robot-operatér. Zní to jako sci-fi, ale je to fakt!
 Až večer vyjdete ven, zvedněte oči a pohlédněte na hvězdnou oblohu. Tam někde pracují lidé, výsledky jejichž práce vám možná v budoucnu zachrání život. Na fotografii vidíme Jurije Usačeva, obdivujícího krásu planety Země z paluby ISS. |
V kalifornském Amesově středisku kosmických letů NASA, na Stanfordově univerzitě a v americkém Zdravotnickém středisku pro válečné veterány v Palo Alto je takovýto robot vyvíjen. Měl by pracovat s precizní přesností.
Popisované zařízení bude určeno k operacím mozku, ale také jiných částí těla. Řízen může být dálkově nebo pomocí komplexních programů, podle nichž bude pracovat při různých podmínkách a změnách zdravotního stavu pacienta. Tomuto “kyber-lékaři” pak může při jeho zásazích asistovat i zbytek posádky.
Jaký přínos bude mít tento výzkum pro nás na Zemi? Robot, který popisuji, je určen zejména pro neurochirurgii. Jeho program je nastaven tak, aby dokázal rozlišovat od sebe jednotlivé druhy mozkové tkáně a tak se orientovat v operačním poli. Aby bylo možné tento program testovat, byl v Amesově středisku NASA vyvinut trojrozměrný virtuální model mozku. A právě tento model nalézá již dnes bohaté uplatnění. Neurochirurg si před náročným operačním zákrokem může natrénovat postup budoucí operace. Byl popsán případ, kdy se lékaři podařilo zachránit život malé holčičky, díky tomu, že měl možnost zákrok nacvičit na nečisto.
V kosmickém výzkumu lze slučovat téměř neslučitelné. Když řeknu, že raketová technika má mnoho společného s medicínou, nebudete mi věřit. Tým složený z raketových inženýrů NASA a expertů na lékařskou technologii z firmy Micro Med Technology, pracuje na projektu umělého srdce.
Jedná se v podstatě o několik desítek gramů vážící pumpu, vyvinutou na základě poznatků z konstrukce pump palivových nádrží raketoplánu. Dokladem toho, že tento projekt vývoje umělého srdce značně pokročil, je to, že je již prováděn výzkum na pacientech, kteří by se bez tohoto zařízení nedočkali dne, kdy se pro ně najde vhodný dárce srdce pro transplantaci.
Mohli bychom uvést desítky dalších příkladů využívání výsledků kosmického výzkumu v oblasti biomedicíny a lékařské technologie v běžném “pozemském” životě. Až večer vyjdete ven, zvedněte oči a pohlédněte na hvězdnou oblohu. Tam někde možná právě teď pracují lidé, výsledky jejichž práce vám třeba v budoucnu zachrání život.
