人体宇宙旅行記

長期宇宙滞在が引き起こす視覚の変化：宇宙関連視覚障害症候群（SANS）の現状と対策

はじめに：宇宙環境という特殊な挑戦

人類の宇宙滞在は、初期の短期間ミッションから国際宇宙ステーション（ISS）での長期滞在、そして将来的な月面拠点や火星探査へと進化を遂げています。この長期化する宇宙滞在において、微小重力環境、宇宙放射線、閉鎖環境といった特殊な要因が人体に引き起こす生理学的変化は、宇宙医学における最も重要な研究課題の一つです。骨量減少、筋萎縮、循環器系の変化、免疫機能の変調など、その影響は多岐にわたりますが、近年特に注目されているのが、視覚および神経系に関連する一連の症候群、すなわち「宇宙関連視覚障害症候群（Spaceflight Associated Neuro-ocular Syndrome: SANS）」です。

ISSでの長期滞在を経験した多くの宇宙飛行士が、帰還後に視力低下や眼底の形態変化といった症状を呈していることが明らかになり、これは単なる一時的な適応反応ではなく、宇宙環境が引き起こす深刻な健康問題として認識されるようになりました。SANSは、ミッション遂行中のパフォーマンスに影響を与える可能性に加え、帰還後の宇宙飛行士のQOLにも長期的な影響を及ぼす可能性があるため、そのメカニズムの解明と有効な対策の確立は喫緊の課題となっています。本稿では、SANSの現状について、その定義、報告されている症状、推定されるメカニズム、診断・モニタリング方法、そして現在進められている対策について詳細に解説します。

宇宙関連視覚障害症候群（SANS）とは

SANSは、長期宇宙滞在後に宇宙飛行士に報告される、視覚および神経眼科的所見の複合体を示す名称です。2010年頃からその存在が広く認識されるようになり、NASAの長期ミッション宇宙飛行士の約7割に何らかの眼科的変化が認められたという報告もあります。これは、宇宙医学がこれまで主に対処してきた骨や筋肉、循環器系の問題とは異なる、新たな臓器系への影響として捉えられています。

SANSに分類される主な臨床的所見には、以下のようなものが含まれます。

• 遠視化を伴う視力低下: 帰還後に眼鏡の処方が必要になるケースが見られます。
• 視神経円板の浮腫（パピラ浮腫）： 眼底検査で視神経の出口部分が腫れているように見える所見です。ISS長期滞在者の多くに観察されています。
• 網膜ひだ（Retinal Folds）： 網膜にシワのような折り目が観察される所見です。
• 脈絡膜ひだ（Choroidal Folds）： 網膜の奥にある脈絡膜に折り目が観察される所見です。
• 綿花様白斑（Cotton-wool Spots）： 網膜の神経線維層における微小梗塞を示唆する所見です。
• 眼球形状の変化： MRIなどの画像診断で、眼球の後極部が平坦化している所見が報告されています。

これらの所見の全てが同一のメカニズムで生じるのか、あるいは複数の病態が関与しているのかについては、現在も研究が進められている段階です。しかし、これらの所見が長期宇宙滞在と関連して高頻度で出現することは、疑いの余地がありません。

SANSの推定メカニズム：頭蓋内圧上昇説を中心に

SANSの正確な病態生理は未だ完全には解明されていませんが、最も有力視されているメカニズムの一つが、微小重力下における頭蓋内圧（Intracranial Pressure: ICP）の持続的な上昇です。

地球上では重力によって体液が下肢に偏る傾向がありますが、微小重力環境ではこの重力勾配がなくなり、体液が頭部方向へシフトします。この体液シフトは、顔面や頸部の浮腫として視覚的にも確認できますが、体液量の増加は脳脊髄液の循環にも影響を与え、頭蓋内圧を持続的に上昇させる可能性が指摘されています。

頭蓋内圧の上昇が視覚系に影響を与える経路としては、以下のような機序が考えられています。

1. 視神経鞘内の圧力上昇: 視神経は脳の延長であり、脳脊髄液に満たされた視神経鞘に囲まれています。頭蓋内圧の上昇は、この視神経鞘内の圧力を上昇させ、視神経を圧迫したり、視神経円板への血流・軸索輸送を障害したりすることで、パピラ浮腫や視力低下を引き起こす可能性があります。
2. 眼球形状の変化: 持続的な頭蓋内圧の上昇が、眼球の後極部に対して外側からの圧力を加え、眼球の形状を変化させ（後極平坦化）、これが遠視化の原因となる可能性が考えられています。
3. 網膜・脈絡膜への影響: 頭蓋内圧の上昇や体液シフトに伴う眼内圧や血流の変化が、網膜や脈絡膜の循環や構造に影響を与え、網膜ひだや脈絡膜ひだ、綿花様白斑といった所見を招く可能性も示唆されています。

ただし、ICPの上昇だけではSANSの全ての症状や、宇宙飛行士間での症状の多様性を説明できないという意見もあり、他の要因も複合的に関与していると考えられています。例えば、二酸化炭素（CO2）濃度の上昇です。閉鎖されたISS船内環境では、地上の環境に比べてCO2濃度がやや高めに維持されています。CO2濃度の上昇は血管拡張作用を持ち、特に脳血管を拡張させることで脳血流量を増加させ、頭蓋内圧をさらに上昇させる可能性があります。

また、個人の遺伝的素因や、微小重力に対する個々の生理的反応の違いも、SANSの発症リスクや重症度に影響を与えている可能性が指摘されており、これらの多角的なアプローチからの研究が進行中です。

SANSの診断とモニタリング

SANSの診断および宇宙飛行士の眼の健康状態のモニタリングには、様々な手法が用いられています。これらは、地上での選抜段階、宇宙滞在中、そして帰還後の各フェーズで実施されます。

• 眼底検査: 視神経円板の状態（浮腫の有無、程度）、網膜ひだ、綿花様白斑などの有無を確認するための基本的な検査です。
• 光干渉断層計（Optical Coherence Tomography: OCT）： 非侵襲的に網膜や視神経の断面構造を詳細に観察できる画像診断装置です。網膜や神経線維層の厚みの変化、パピラ浮腫の定量的な評価、網膜ひだの検出に有用です。ISS船内にも設置されており、宇宙滞在中にリアルタイムでのモニタリングが可能です。
• 眼球の超音波検査: 眼球の形状、特に後極平坦化の程度を評価するために用いられます。
• MRI（Magnetic Resonance Imaging）： 頭蓋内圧上昇の影響を示唆する所見（視神経鞘の拡張、下垂体の変化、眼球後極平坦化など）を捉えるために実施されます。
• 視力検査: 遠視化を含む視力変化の有無や程度を定期的に評価します。

これらのモニタリングにより、SANSの進行状況を把握し、帰還後の回復過程を追跡することが可能となります。しかし、宇宙滞在中にICPを直接かつ非侵襲的に測定する技術はまだ確立されておらず、これはSANS研究における大きな課題の一つです。

SANSへの対策：予防、軽減、そして将来へ

SANSの完全な予防法や治療法はまだ確立されていませんが、推定されるメカニズムに基づいた様々な対策が研究・実施されています。その多くは、頭部方向への体液シフトや頭蓋内圧の上昇を抑制することを目的としています。

1. 予防・軽減のための対策:

• 下肢陰圧装置（Lower Body Negative Pressure: LBNP）： 微小重力下で下肢に陰圧をかけることで、地上の重力と同様に体液を下肢方向に引き戻し、頭部への体液シフトやICP上昇を一時的に軽減する効果が期待されます。ISSでは運動と組み合わせて使用されることがあります。
• 運動: 宇宙滞在中の定期的な運動は、筋萎縮や骨量減少の予防だけでなく、体液分布の調整にも一定の効果があると考えられています。
• 水分・塩分摂取の管理: 過度な水分や塩分の摂取を制限することで、体液量の急激な増加を防ぐアプローチも検討されています。
• 船内環境の改善: CO2濃度の上昇がSANSの一因となる可能性を踏まえ、船内の換気システム改善やCO2除去技術の最適化が検討されています。
• 睡眠姿勢: 睡眠中の体位がICPに影響を与える可能性も示唆されており、頭位挙上などが効果的かどうかが研究されています。

これらの対策は、SANSの発生率や重症度を低下させる効果が期待されていますが、その有効性には個人差があり、更なる検証が必要です。

2. 帰還後のリハビリテーションと治療:

帰還後、多くのSANS関連所見は時間とともに改善する傾向がありますが、一部の宇宙飛行士では数ヶ月から数年かけても完全に回復しないケースが報告されています。帰還後のリハビリテーションとしては、重力環境への再適応を促す運動プログラムが実施されます。視力低下に対しては、必要に応じて眼鏡の処方などが行われます。しかし、SANSの特定の症状（例えば、持続するパピラ浮腫）に対する確立された治療法は存在せず、今後の研究開発が待たれます。

3. 最新の研究と今後の展望:

SANS研究は現在、世界各国の宇宙機関や研究機関によって精力的に進められています。主な研究方向としては、以下のような点が挙げられます。

• メカニズムの更なる解明: ICPの非侵襲的測定技術の開発、様々な生理指標との関連性の解析、遺伝的要因の特定など、病態生理の解明を目指す研究。
• 有効な対策技術の開発: LBNP以外の体液分布調整方法、薬理学的介入の可能性、より効果的な運動プロトコルの開発など、予防・治療法の開発。
• 長期的な影響の評価: 帰還後の所見の長期的な予後、再宇宙飛行におけるリスク評価など。
• 個人差の原因究明: なぜSANSを発症しやすい宇宙飛行士とそうでない宇宙飛行士がいるのか、その違いを生む要因の特定。

特に、月や火星への、ISS滞在よりも更に長期にわたる探査ミッションを計画する上で、SANSは無視できないリスク要因となります。これらの深宇宙ミッションでは、地球からの支援が限定され、緊急時の帰還も容易ではないため、SANSのような健康問題への対策は、ミッションの成否に直結する可能性があります。そのため、SANSを効果的に予防・治療できる技術の開発は、今後の有人宇宙探査における最重要課題の一つと言えるでしょう。

まとめ：宇宙医学の新境地を開くSANS研究

宇宙関連視覚障害症候群（SANS）は、長期宇宙滞在が人体に引き起こす新たな健康問題として、宇宙医学研究の最前線で集中的な研究対象となっています。視力低下、視神経浮腫、眼球形状の変化といった特徴的な所見は、微小重力下での体液シフトや頭蓋内圧の上昇といった特殊な生理的変化と密接に関連していると考えられていますが、その全容解明には至っていません。

現在、OCTやMRIといった先進的な画像診断技術を用いたモニタリングが進められるとともに、LBNPや運動といった予防的なアプローチが試みられています。しかし、より遠く、より長く宇宙に滞在するためには、SANSの根本的なメカニズムを解明し、全ての宇宙飛行士に有効な、より洗練された予防・治療法を開発することが不可欠です。

SANSに関する研究は、単に宇宙飛行士の健康を守るだけでなく、地上の疾患（例えば、特発性頭蓋内圧亢進症など）の理解にも貢献する可能性を秘めています。宇宙という極限環境が人体に与える影響を追跡し、その対策を講じる過程は、まさに宇宙医学が未知の領域を切り拓いていく挑戦であり、今後の研究の進展が待たれます。