Клеточный стресс в космосе. Многие типичные последствия космических полетов можно проследить до общей причины - повреждения митохондрий, электростанций клеток. Это показывает наиболее полный анализ медицинских данных с МКС на сегодняшний день. Соответственно, пребывание в космосе изменяет митохондрии почти во всех тканях и органах, а это, в свою очередь, оказывает сильное влияние на иммунную систему, липидный обмен и даже на рост волос.
Космические путешествия вредны для здоровья: повышенное радиационное воздействие и отсутствие гравитации вызывают не только атрофию мышц, потерю костной массы и лихорадку у космонавтов, но и сердечно-сосудистую систему, генетический материал и даже мозг. как занятия с астронавтами Аполлона и МКС занимают. Несмотря на это, космические агентства уже планируют долгосрочные миссии по возвращению астронавтов на Луну и Марс.
Расследование с «Мульти-Омиками»
Тем важнее знать возможные последствия таких космических полетов. Ввиду множества различных симптомов возникает, в частности, один вопрос: «Мы хотели знать, может ли в телах астронавтов иметь место универсальный механизм, который мог бы объяснить все эти наблюдения», - говорит руководитель исследования Афшин Бехешти из Эймса НАСА. Исследовательский центр
Чтобы выяснить это, несколько междисциплинарных групп оценили все доступные на сегодняшний день данные о клеточных культурах, мышах и 59 астронавтах, используя подход «мультиомика». Для этого они проанализировали активность генов и синтез белка, метаболизм и эпигеном от клетки до уровня органа.
Митохондрии всегда поражаются
Удивительный результат: «Хотя мы все исследовали разные ткани и их характеристики, все пришли к одному и тому же выводу: пребывание в космосе ухудшает функцию митохондрий», - сообщает Эвагелия Лайакис из Джорджтаунского университета в Вашингтоне, округ Колумбия.. Митохондрии являются важными компонентами наших клеток, потому что вместе с молекулой АТФ они обеспечивают энергию, которая управляет всеми процессами в нашем организме.
Соответственно важно, когда эти электростанции клетки больше не функционируют должным образом. Но именно это, похоже, и происходит, когда астронавты дольше остаются в космосе. «Снова и снова мы обнаруживали, что что-то происходит с митохондриальной регуляцией, что сбивает все остальное с курса», - объясняет Бехешти. «Это было действительно удивительно, потому что раньше мы всегда сосредотачивались на всех косвенных повреждениях, но никогда не видели связи».
Клеточный стресс во всех тканях
В частности, исследователи определили, что активность генов и метаболизм митохондрий были значительно изменены во всех исследованных тканях и органах. «Мы сравнили ткани мышей, побывавших на МКС, и везде увидели митохондриальную дисфункцию. Потом мы обследовали ее печень, и там тоже в основе проблем лежали митохондрии. А потом мы посмотрели в глаза и нашли там то, что искали», - говорит Бехешти. Нечто подобное показали и репетиции космонавтов.
В совокупности анализы показали, что пребывание в космосе подвергает митохондрии серьезному стрессу. Это изменяет их генную активность и внутриклеточные процессы, что приводит к частично сниженной, частично избыточной функции. По словам исследователей, это, в свою очередь, вызывает повышенный клеточный стресс и снижение защиты от агрессивных реакций окисления почти во всех тканях.
Последствия для иммунной системы, липидного обмена и печени
Митохондриальный стресс проявляется, в том числе, в продуктах распада в крови и моче космонавтов, что свидетельствует о повышенном повреждении ДНК и нарушениях иммунной системы и обмена веществ. Производство Т-защитных клеток снижается, но многие воспалительные мессенджеры активируются. Митохондриальные изменения затрагивают даже корни волос - это может объяснить, почему рост волос часто застаивается в пространстве.
Печень также особенно страдает - ее клетки особенно активны и подвержены стрессу у космонавтов, как показали анализы. Это имеет последствия: среди прочего, печень отвечает за метаболизм липидов, а также регулирует уровень липидов в крови, но именно они у космонавтов не сбалансированы. Это, в свою очередь, увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний. «Нарушение работы митохондрий может спровоцировать приступы, подобные инсульту», - сообщают Бехешти и его команда.
Лекарства для космонавтов?
В совокупности это означает, что долгосрочные миссии оказывают более глубокое влияние на человеческую биологию, чем считалось ранее. Согласно новым данным, пребывание в космосе вызывает изменения, подобные некоторым митохондриальным заболеваниям. И подобно этому, это оказывает влияние на все тело. «Это может иметь кумулятивные долгосрочные последствия, которые сделают такие поездки практически невозможными без эффективных контрмер», - заявляют исследователи.
Кроме того, обычные физические тренировки помогают предотвратить потерю мышечной массы и костей. Однако при этом он увеличивает нагрузку на печень и приводит к повышенному выбросу воспалительных мессенджеров, как показали анализы. Поэтому, по мнению ученых, будущие космонавты должны получать соответствующие лекарства так же, как и пациенты с митохондриальными заболеваниями.
«Уже существуют лекарства от различных митохондриальных заболеваний, которые могут облегчить разработку таких фармакологических контрмер», - говорит Бехешти. Насколько хорошо эти активные ингредиенты помогают против «болезни астронавтов», в ближайшем будущем можно будет проверить на МКС - сначала на клеточных культурах и мышах.