Зміни на клітинному рівні помітні відразу після польоту в пікіруючому літаку
Міжнародна група вчених вивчила рибок, що побували на МКС, і виявила клітинні механізми, що керують втратою кісткової маси в невагомості. Виявляється, мікрогравітація змінює роботу генів, які відповідають за розвиток клітин кісткової тканини, – пише "Популярная Механика".
Взагалі при мікрогравітації стає погано не тільки риб'ячим скелетам. Втрата кісткової тканини – одна з найсерйозніших проблем, з якими стикаються космонавти під час і після вахти на МКС. Прояви втрати нагадують старечий остеопороз, хоча космонавти стикаються з нею задовго до старості – кістки стають крихкішими і ламкішими, втрачають кальцій. Зміни на клітинному рівні помітні відразу після польоту в пікіруючому літаку.
Клітинний механізм втрати кісткової тканини досі залишалося нез'ясованим. Відомо, що невагомість змінює в живому організмі багато – так, серце поступово втрачає навик прискорюватися при різкій зміні тиску. Через це космонавти, які повернулися на Землю, непритомніють від різких рухів. Зміни відбуваються і на рівні генної експресії і спостерігалися при зборі біоматеріалів у космонавтів.
Контейнери з лабораторними рибками медака прибувають на МКС
Щоб з'ясувати, що саме відбувається в клітинах кісток і хрящів в невагомості, вчені вирішили відправити на МКС японських акваріумних рибок медака (Oryzias latipes), клітинні механізми розвитку кісток і хрящів у яких дуже схожі з механізмами ссавців. 2014 року на борт космічної станції полетіли генномодифіковані рибки, в тільцях яких підвищена активність певних генів виявляла себе як яскраве світіння.
З'ясувалося, що вже на першу добу в невагомості у рибок починали посилено працювати 105 генів, а ще 49, навпроти, були набагато менш активні в космосі, ніж в тілах рибок з контрольної групи на Землі. З цих генів 5 пов'язані з розвитком клітин скелета: два регулюють ріст остеобластів (молодих клітин кісток), і три – остеокластів – гігантських клітин, які займаються розчиненням наявної кісткової тканини. Всі ці гени регулюють вироблення факторів транскрипції, які беруть участь у розвитку остеобластів і остеокластів.
У нормальних умовах ці гени вступають в роботу в різний час, але невагомість зрушила їх графіки і привела до серйозних змін в структурі кісткової тканини. Ученим ще належить пояснити, як саме це відбувається і у лабораторних рибок, і у людини.
Ще важливіші загальні висновки, які роблять автори дослідження: зміни активності генів першого ж дня зміни гравітації припускають наявність у клітини готового механізму захисту від стрибків сили тяжіння, який включається майже миттєво. Цей механізм значно змінює всю хроматинову структуру – речовину клітинного ядра, яка складається з ДНК, РНК і білків, необхідних для їх роботи, налаштовуючи ядро відповідно до зміни гравітації.
Результати дослідження опубліковані в журналі Scientific Reports.