Миші, відправлені NASA на Міжнародну космічну станцію (МКС) на 37 днів, продемонстрували значну втрату кісткової маси у задніх кінцівках. Дослід виявив, що зниження щільності кісток пов’язане не стільки з космічною радіацією, скільки з відсутністю навантаження на опорні частини скелета в умовах мікрогравітації.
Мікрогравітація негативно впливає на опорні кістки
У межах експерименту, організованого NASA та Blue Marble Space Institute of Science, мишей утримували на орбіті 37 днів. Після повернення на Землю дослідники порівняли їхній стан з контрольними мишами, які залишалися на планеті. З’ясувалося, що найбільших змін зазнали стегнові кістки мишей, які перебували в космосі, тоді як хребет лишився майже неушкодженим.
Ці дані вказують на зв’язок між навантаженням на кістки та їхньою деградацією в умовах мікрогравітації. На відміну від людей, у мишей чотири кінцівки, і саме задні лапи виконують основну опорну функцію. Тому кістки задніх кінцівок, зокрема стегна, виявилися найбільш вразливими.
Дослідники зазначають, що ймовірно, йдеться про принцип «використовуй або втрачай». Якщо кістки не отримують регулярного навантаження, вони починають втрачати щільність.
ФОТО: Порожнина шийки стегнової кістки збільшується під час космічного польоту
Радіація не головна причина змін
На відміну від поширених припущень, радіація в космосі не була основним чинником руйнування кісток. Миші, що перебували на орбіті, отримували мінімальну дозу випромінювання — значно меншу за ту, що використовується в наземних симуляціях втрати кісткової маси. У таких лабораторних дослідженнях рівень опромінення відповідає 13 рокам життя на МКС, тоді як реальні миші перебували там понад місяць.
Якби радіація була головною причиною, дослідники очікували б системні зміни у всіх кістках. Натомість зменшення щільності було локалізованим — переважно в тих кістках, які на Землі зазвичай несуть навантаження.
Також виявлено, що внутрішня частина кістки — губчаста тканина — деградує швидше, ніж зовнішня компактна оболонка. Це свідчить про те, що зміни починаються зсередини і не пов’язані з захисним ефектом зовнішньої кісткової тканини.
Вплив мікрогравітації на ріст та розвиток скелету
Миші, які брали участь у дослідженні, перебували на етапі завершення формування скелета. Умови невагомості призвели до передчасного осифікування — перетворення хряща на кісткову тканину — що може свідчити про порушення нормального процесу росту. Такі зміни здатні обмежити подальший розвиток скелета.
Науковці порівнювали ці результати з мишами на Землі, яких утримували в обмежених умовах руху. У таких випадках втрата щільності кісток також фіксувалася, але була менш вираженою, ніж у тварин, що перебували в космосі.
ФОТО: Поперечний зріз головки стегнової кістки мишей: порівняння тварин, що перебували на низькій навколоземній орбіті протягом 37 днів (FL), одного дня (BL), а також контрольних мишей на Землі — у звичайних умовах (GC) та у клітках з обмеженим рухом (VIV)
Втрата кісткової маси в умовах мікрогравітації — одна з ключових медичних проблем для космонавтів. Люди, які проводять кілька місяців на орбіті, щомісяця втрачають до 1% щільності кісток — це у 10 разів перевищує темп втрати при остеопорозі на Землі.
Наразі вчені вивчають методи профілактики. Зокрема, потенційно ефективними є тренування на біговій доріжці з фіксацією до поверхні або вправи, що імітують силове навантаження. Оскільки харчування та дієтичні добавки не дають помітного результату, основний акцент роблять саме на фізичному впливі.
NASA планує продовжити дослідження в цьому напрямку, щоб гарантувати безпечні польоти астронавтів під час тривалих місій, наприклад, до Місяця або Марса.
Раніше ми також писали про те, як мишам покращили пам’ять, очистивши мозок
