Космічні місії можуть значно прискорити молекулярне старіння людських стовбурових клітин. Такі висновки зробила група вчених із Каліфорнійського університету в Сан-Дієго після дослідження клітин крові, які побували на Міжнародній космічній станції впродовж 32–45 днів. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження, опублікований у журналі Cell Stem Cell.
Мікрогравітація і радіація викликають клітинні зміни
Вчені давно досліджують вплив перебування у космосі на фізіологію людини. Однак нове дослідження дає змогу глибше зрозуміти, що саме відбувається на клітинному рівні. Команда з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго на чолі з біохімікинею Джессікою Фам розробила спеціальний біореактор, який дозволив вирощувати та спостерігати за гемопоетичними стовбуровими і прогеніторними клітинами (HSPCs) в умовах мікрогравітації.
Ці клітини відповідають за вироблення і підтримання складу крові, а також імунного захисту організму. Експеримент проводився на борту вантажних місій SpaceX до Міжнародної космічної станції. Клітини перебували на орбіті від 32 до 45 днів. Результати показали, що в умовах мікрогравітації і під впливом космічної радіації в клітинах активізуються процеси, які відповідають за старіння.
Скорочення теломер — ключовий маркер старіння
Одним з найбільш показових результатів стало скорочення теломер — спеціалізованих структур на кінцях хромосом. У нормальних умовах теломери поступово коротшають із кожним клітинним поділом, але в умовах космосу цей процес суттєво прискорився. Вкорочення теломер пов’язане з втратою здатності клітин до поділу і, відповідно, з фізіологічним старінням.
Що таке теломери і чому вони важливі
Теломери — це захисні «ковпачки» на кінцях хромосом. Вони запобігають втраті генетичної інформації під час поділу клітини. З кожною реплікацією клітини теломери стають коротшими. Коли їхня довжина критично зменшується, клітина припиняє ділитися або переходить у стан старіння. Саме теломерний механізм є одним з головних біологічних годинників організму.
Активація «темного геному» та порушення імунної стабільності
Ще одним неочікуваним наслідком стало те, що частина клітин під впливом стресових факторів перестала пригнічувати активність так званого «темного геному». Це ділянки ДНК, які зазвичай не беруть участі в регуляції життєдіяльності клітини, залишаючись неактивними.
Що таке «темний геном»
«Темний геном» (dark genome) — це частина генетичного матеріалу, яку довгий час вважали нефункціональною або «сміттєвою ДНК». У звичайних умовах ці ділянки залишаються вимкненими. Але під впливом стресу, зокрема мікрогравітації та радіації, може відбуватися їх активація, що дестабілізує роботу клітини й послаблює імунітет.
У дослідженні зафіксовано, що такі порушення супроводжуються зростанням рівня запальних білків. Це ознака підвищеного клітинного навантаження й зниження здатності до регенерації. Водночас організм не має достатнього часу на відновлення, що посилює ефекти старіння.
Часткове відновлення клітин після повернення на Землю
Попри негативні наслідки, дослідження також дало оптимістичні результати. Коли клітини після повернення на Землю помістили у сприятливе середовище — на молоді субстрати кісткового мозку, — частина ушкоджень виявилася зворотною. Зокрема, покращилася здатність клітин до поділу та частково відновилась теломерна довжина.
Це дає надію, що наслідки короткострокових місій у космосі можна пом’якшити за допомогою реабілітаційних протоколів. Ба більше, ці результати можуть бути корисними для дослідження механізмів старіння й на Землі.
«Ці короткострокові космічні моделі прискореного старіння HSPC можуть дати уявлення про старіння людини на Землі та вікові захворювання», — йдеться у дослідженні. Це відкриває перспективи для створення терапевтичних стратегій, які дозволять боротися з наслідками старіння, імунодефіцитів та онкологічних процесів.
У час, коли космічні подорожі стають дедалі доступнішими, розуміння впливу космосу на клітини організму є не лише питанням захисту астронавтів, а й важливою складовою майбутньої біомедицини.
Раніше ми писали, що NASA зафіксувала зміни у кістках мишей, яких відправили у космос
