宇宙での腎結石形成

宇宙飛行中の腎結石の形成と排出は、乗組員の健康と安全に重大なリスクをもたらす可能性があり、ミッションの結果に影響を与える可能性があります。腎結石は地球上では日常的に治療されており成功していますが、宇宙飛行中に発生すると問題となる可能性があります。 ^[1]

宇宙での腎結石の形成にはいくつかの要因が関係しています。食生活の変化、骨代謝、脱水、塩分摂取量の増加、尿量の減少、尿飽和度の上昇などはすべて腎結石形成の原因となる可能性があります。^[2] 宇宙飛行によって尿の生化学に生じる変化が結石形成を促すことが指摘されています。^[1]

その他の考えられる原因としては、次のものが挙げられます。

• 尿pHの上昇
• 結石形成の履歴または結石形成の素因
• 機内食の安定性^[3]
• 塩を使った食品の保存
• 船上給水量^[4]
• 栄養源が限られている
• 動物性タンパク質の摂取量の増加

最も一般的な腎結石はシュウ酸カルシウムであり、通常は治療可能な代謝障害である高カルシウム血症（尿中のカルシウム濃度の上昇）によって引き起こされます。これらの結石は通過時や閉塞時に痛みを引き起こし、再発することが知られています。^[2]

尿酸結石はシュウ酸カルシウム結石と似た特徴を持っていますが、発生頻度ははるかに低く（腎結石全体の約5％）、半透明なのでレントゲンでは確認できません。^[2]

ストルバイト結石は、尿中の尿素を二酸化炭素とアンモニアに加水分解する能力を持つウレアーゼを含む微生物の感染によって生成されます。ストルバイト結石は、尿のpHが7.2を超えると形成され、腎臓の集合系を満たし、腎組織を侵食する可能性があります。^[2]

遺伝性シスチン尿症によって引き起こされるシスチン結石は、小児期に形成され始め、腎臓の集合システムを満たすほど大きくなることがあります。^[2]

リン酸カルシウム結石、別名ブルシャイトは、尿のpH値が高く、尿中のリン酸カルシウム塩が過飽和状態になることで発生します。^[2]

ミッション中に結石を治療するよりも予防​​する方が費用対効果が高い。水分摂取量を増やすと尿量が増え、結石形成塩が上限リスクレベル以下に薄まる。^{[5]脂肪やシュウ酸を多く含む食品（ナッツ、コショウ、チョコレート、ルバーブ、ほうれん草、濃い緑色の野菜、果物）を避けると、高}シュウ酸尿症（尿中へのシュウ酸の過剰排泄） を軽減できる。肉類やその他のプリン含有食品の量を減らすと、高尿酸尿症（尿中の尿酸量の増加）が抑制される。^[6]

経口アルカリ（クエン酸カリウムなど）は尿の pH を上昇させ、シュウ酸カルシウムの結晶形成を抑制する。また、カルシウムと結合してクエン酸カルシウム（結晶成長および凝集阻害剤）を形成することでも作用する。研究ではクエン酸カリウムの相加効果も示されている。^[6] クエン酸カリウムの摂取は骨密度の増加と関連している^[7]ほか、過剰な塩化ナトリウムの骨吸収効果を回避するアルカリ負荷を与えることで骨量減少を予防する^[8] 。 クエン酸カリウムは閉経後女性の骨量減少を軽減することも示されており^{[9] 、}遠位尿細管性アシドーシスの患者のカルシウムバランスも改善する^[10]。

ベッドレスト研究^[11]は、宇宙飛行環境の地上類似物として使用されています。これらの研究では、骨量減少率とそれに続く尿の組成は宇宙で観察されるものと同様です。最近の地上研究では、腎結石対策としてクエン酸カリウムマグネシウム（現在使用されているクエン酸カリウムに類似）の有効性をテストしました。^[12]

オハイオ州グレン研究センターの統合医療モデル（IMM）^[13]グループは、2008年後半から腎結石形成に関して収集されたデータの分析と最適化を行っています。

腎結石形成のリスクは、実際にあったように^{[説明が必要]、}ミッション中の乗組員の死亡につながる可能性があるため、^[1]定期的な検査が実施されています。現在までに、飛行中の腎結石形成の事例は1件のみです（ヴァレンティン・レベデフの著書「宇宙飛行士の日記：宇宙での211日間」に詳細が記載されています）。^[1]

スカイラブミッションは、飛行期間が数日を超えた最初のミッションでした。これらのミッション中のテストでは、飛行初期にカルシウム排泄量が増加し、通常の排泄量の上限をほぼ超えることが示されました。^[15]

短期および長期のシャトルミッションにおける環境的および生化学的腎結石形成リスク要因の調査により、シュウ酸カルシウムおよび尿酸結石形成リスクの増加が飛行直後に明らかになった。^[16] 栄養、尿pH、尿量がこれらの形成に最も大きく寄与する要因であることが判明した。^[17] より長いシャトルミッション中、結石形成リスクはミッション全体を通じて急速に増加し、着陸後も持続する。^[18]

図4-2aと4-2bは、スペースシャトル飛行の代表的な乗組員における結石形成の相対的リスクを示しています。米国の宇宙飛行士の結石形成に関する遡及的な医療カルテレビューでは、12人の宇宙飛行士が14件の腎結石形成を報告し、そのうち9件は飛行後に発生したと報告されています。^[15]

129日から208日間のシャトル・ミールミッション中に収集されたデータは、宇宙飛行環境とその後の地球への帰還により宇宙飛行士の尿の組成が変化し、腎結石の形成が促進されたことを示唆している。^[19] このデータは、飛行中にシュウ酸カルシウム結石とリン酸カルシウム結石のリスクが増加し、飛行直後にシュウ酸カルシウム結石と尿酸結石のリスクが増加したことを示しています。この飛行後の結石の発生は、尿量の低下と尿pHの上昇に起因する可能性があります。^[15]

飛行実験96-E057「宇宙飛行中の腎結石リスク：評価と対策評価」^[20]は、第3次、第4次、第5次、第6次、第8次、第11次、第12次、第13次、第14次遠征で実施された。この実験の目的は、長期間の宇宙飛行中の腎結石形成に対する対策としてクエン酸カリウムの飛行中の有効性を評価することであった。この実験の結果は、宇宙滞在時間の関数としての乗組員の腎結石形成の可能性と、飛行後の期間の結石形成の可能性を説明した。^{[15] [21]}

探査ミッションは、ミッションの期間が長く、移動距離も長いため、ミッションの成果と乗組員の健康と安全にさらなる脅威をもたらします。腎結石の形成と排出によって引き起こされる急性疾患は、ミッション中の乗組員の喪失につながる可能性があるため、探査ミッションの開始前に有効な対策を講じることが重要です。^[15]

表 4-4 は、探査ミッションの具体的なシナリオと時間に関する考慮事項の概要を示しています。

• NASA ヒューマン リサーチ ウィキ - ExMC ギャップ レポート 4.13 腎結石の診断と治療能力の限界
• 宇宙飛行中の腎結石リスク：評価と対策の検証
• キラキラ腎臓結石：押すだけで消えるかもしれない
• ワシントン大学の研究者らが宇宙で腎臓結石を検出し治療する超音波技術を開発
• Ciftçioglu, N; Haddad, RS; Golden, DC; Morrison, DR; McKay, DS (2005). 「宇宙飛行中の腎臓結石形成の潜在的原因: 微小重力下でのナノバクテリアの増殖促進」Kidney International . 67 (2): 483–91. doi : 10.1111/j.1523-1755.2005.67105.x . PMID  15673296.

この記事には、アメリカ航空宇宙局 (National Aeronautics and Space Administration)の「宇宙探査ミッションにおける人間の健康とパフォーマンスのリスク(PDF)」 のパブリック ドメイン資料が組み込まれています。 （NASA SP-2009-3405）。