Renal stenbildning i rymden
Njurstensbildning och passage under rymdflygning kan potentiellt utgöra en allvarlig risk för besättningsmedlemmarnas hälsa och säkerhet och kan påverka uppdragets resultat. Även om njursten rutinmässigt och framgångsrikt behandlas på jorden, kan förekomsten av dessa under rymdfärd visa sig vara problematisk.
Orsaker och motåtgärder
Orsaker
Flera faktorer bidrar till bildandet av njursten i rymden. Kostförändringar, benmetabolism, uttorkning, ökat saltintag samt minskade urinvolymer och ökad urinmättnad är alla möjliga orsaker till njurstensbildning. Det har noterats att rymdfärdsinducerade förändringar i urinens biokemi är gynnsamma för stenbildning.
Andra möjliga orsaker inkluderar:
- ökat pH i urinen
- historia av eller anlag för stenbildning
- matstabilitet ombord
- konservering av mat med hjälp av salt
- mängd vatten ombord
- begränsade näringskällor
- ökad diet av animaliskt protein
Den vanligaste njurstenen är kalciumoxalat och orsakas vanligtvis av behandlingsbara metabola störningar av hyperkalkuri (ökade kalciumnivåer i urinen). Dessa stenar orsakar smärta med passage och blockering och har varit kända för att återkomma.
Urinsyrastenar har liknande egenskaper som kalciumoxalatstenarna, men förekommer mycket mer sällan (cirka 5 % av alla njurstenar). Eftersom de är genomskinliga kan de inte ses med röntgenbilder.
Struvitstenar genereras av infektioner av ureasinnehållande mikroorganismer som kan hydrolysera urean i urinen till koldioxid och ammoniak. Struvitstenar kan bildas när urinens pH stiger över 7,2, kan fylla njuruppsamlingssystemet och kan erodera in i njurvävnaden.
Cystinstenar, orsakade av ärftlig cystinuri , börjar bildas i barndomen och kan växa sig stora nog att fylla njuruppsamlingssystemet.
Kalciumfosfatstenar, eller annars kallade brushite , orsakas av högt pH i urinen och en övermättnad av kalciumfosfatsalt i urinen.
Motåtgärder
Det är mer kostnadseffektivt att förhindra stenbildning under ett uppdrag än att behandla det. Ökat vätskeintag kommer att öka urinvolymen och späda ut de stenbildande salterna till under de övre risknivåerna. Att undvika mat som är hög i fett och hög i oxalat (nötter, peppar, choklad, rabarber, spenat, mörkgröna grönsaker, frukt) kan bidra till att minska hyperoxaluri ( överdriven urinutsöndring av oxalat). Att minska mängden kött och andra purinhaltiga livsmedel undertrycker hyperurikosuri (ökade mängder urinsyra i urinen).
Oral alkali (som kaliumcitrat ) höjer urinens pH och hjälper till att undertrycka kalciumoxalatkristallbildning. Detta fungerar också genom att binda kalciumet för att bilda kalciumcitrat (en hämmare av kristalltillväxt och aggregation). Studier har också visat en additiv effekt av kaliumcitrat. Intag av kaliumcitrat har associerats med ökad bentäthet såväl som förebyggande av benförlust genom att tillhandahålla en alkalibelastning som förhindrar den benresorberande effekten av överskott av natriumklorid. Kaliumcitrat har också visat sig minska benförlusten hos postmenopausala kvinnor och förbättrar även kalciumbalansen hos patienter med distal renal tubulär acidos
På marken
Sänglägesstudier används som markbaserade analoger till rymdflygmiljöer. Under dessa studier liknar graden av benförlust och efterföljande urinsammansättning de som observerats i rymden. En nyligen genomförd markbaserad studie testade effektiviteten av kalium-magnesiumcitrat (liknande det för närvarande använda kaliumcitrat) som motåtgärd mot njursten.
Datorbaserade simuleringar
Gruppen Integrated Medical Model (IMM) vid Glenn Research Center i Ohio har analyserat och optimerat data som samlats in om njurstensbildning sedan slutet av 2008.
I rymden
Eftersom risken för njurstensbildning liksom [ förtydligande behövs ] kan leda till att en besättningsmedlem försvinner till ett uppdrag, genomförs regelbundna tester. Hittills har det bara funnits ett fall av njurstensbildning ombord (beskrivs i detalj i Valentin Lebedevs bok, Diary of a Cosmonaut: Twohundreelva days in space ).
Skylab
Skylab - uppdragen var de första uppdragen som sträckte sig över flera dagar. Tester under dessa uppdrag visade att kalciumutsöndringen ökade tidigt under flygningen och nästan översteg den övre tröskeln för normal utsöndring.
Skytteluppdrag
Undersökningar av miljömässiga och biokemiska riskfaktorer för bildning av njursten vid kort- och långvariga skytteluppdrag visade att en ökad risk för bildning av kalciumoxalat och urinsyrasten var uppenbar direkt efter flygningen. Näring, urin pH och volymproduktion visade sig vara de största bidragande faktorerna för dessa formationer. Under längre skytteluppdrag ökar risken för stenbildning snabbt under hela uppdraget och kvarstår efter landning.
Figurerna 4-2a och 4-2b visar de relativa riskerna för stenbildning hos en representativ besättningsmedlem på en rymdfärja. En retrospektiv medicinsk kartgranskning för stenbildning hos amerikanska astronauter rapporterade att 12 olika astronauter rapporterade 14 fall av njurstensformationer med 9 av dessa fall under perioden efter flygningen.
Shuttle-Mir uppdrag
Data som samlats in under 129- till 208-dagars Shuttle-Mir- uppdrag tyder på att rymdfärdsmiljön och efterföljande återkomst till jorden förändrar sammansättningen av astronauternas urin och främjar bildandet av njursten. Dessa data visar att det fanns en ökad risk för kalciumoxalat- och kalciumfosfatstenar under flygning, och en ökad risk för kalciumoxalat- och urinsyrastenar direkt efter flygningen. Denna stenutveckling efter flygning kan tillskrivas låga urinvolymer och högre urin-pH.
Internationella rymdstationen (ISS)
Flygexperiment 96-E057, Risk för njursten under rymdfärd: bedömning och utvärdering av motåtgärder , utfördes på expeditionerna 3 , 4 , 5 , 6 , 8 , 11 , 12 , 13 och 14 . Syftet med detta experiment var att utvärdera effektiviteten av kaliumcitrat under flygningen som en motåtgärd mot bildandet av njursten under långvarig rymdflygning. Resultaten av detta experiment beskrev potentialen för njurstensbildning hos besättningsmedlemmar som en funktion av tid i rymden samt stenbildningspotentialen under perioden efter flygningen.
Framtida prospekteringsuppdrag
Utforskningsuppdrag utgör ett extra hot mot uppdragets resultat och besättningsmedlemmarnas hälsa och säkerhet på grund av uppdragets längre varaktighet såväl som de längre tillryggalagda avstånden. Eftersom akut sjukdom orsakad av bildning och passage av njursten kan orsaka förlust av en besättningsmedlem till ett uppdrag, är det avgörande att giltiga motåtgärder vidtas innan prospekteringsuppdrag börjar.
Tabell 4-4 beskriver specifika scenarier och tidsöverväganden för prospekteringsuppdrag.
| Varaktighet Längd | Uppdragsplats | Transittid till plats (i dagar) | Vistelselängd (i dagar) | Transittid tillbaka till jorden (i dagar) |
|---|---|---|---|---|
| Kort | Måne | 3 | 8 | 3 |
| Lång | Måne | 5 | 170 | 5 |
| Kort | Mars | 162 | 40 | 162 |
| Lång | Mars | 189 | 540 | 189 |
externa länkar
- NASA Human Research Wiki - ExMC Gap Report 4.13 Begränsad förmåga att diagnostisera och behandla en njursten
- Risk för njursten under rymdflygning: bedömning och validering av motåtgärder
- Blinka, blinka njursten: Med en knuff kan du vara borta
- UW-forskare utvecklar ultraljudsteknik som upptäcker och behandlar njursten i rymden
- Ciftçioglu, N; Haddad, RS; Golden, DC; Morrison, DR; McKay, DS (2005). "En potentiell orsak till njurstensbildning under rymdflygningar: Förbättrad tillväxt av nanobakterier i mikrogravitation" . Kidney International . 67 (2): 483–91. doi : 10.1111/j.1523-1755.2005.67105.x . PMID 15673296 .
Den här artikeln innehåller material från allmän egendom från Human Health and Performance Risks of Space Exploration Missions ( PDF) . National Aeronautics and Space Administration . (NASA SP-2009-3405).