Ученые выяснили молекулярный механизм атрофии мышц и снижения прочности костей у космонавтов при долгом пребывании в невесомости. Исследование на МКС и в земных лабораториях показало, что отсутствие силы тяжести нарушает работу митохондрий — энергетических станций клеток. Об этом сообщат сайт TechInsider.
Открытие имеет значение для медицины на Земле. Оно помогает понять механизм возрастной саркопении — потери мышечной силы у пожилых. Понимание того, как клеточное сцепление управляет митохондриями, может привести к созданию препаратов, замедляющих старение и помогающих лежачим больным.
В условиях микрогравитации на МКС митохондрии в клетках человека и червей производят меньше белков. Ранее было известно, что космические полеты повреждают митохондрии и влияют на транскрипцию ДНК в мРНК.
Японские ученые из института RIKEN под руководством молекулярного биолога Синтаро Ивасаки в журнале Nature Communications описали процесс трансляции — синтеза белков рибосомами по мРНК. Эксперименты на орбите с культурами человеческих клеток показали снижение синтеза митохондриальных белков уже через сутки. Контрольные образцы в центрифуге с имитацией земного притяжения изменений не показали.
Аналогичные результаты получены на личинках червей Caenorhabditis elegans после четырех дней в невесомости. Опыты на Земле с клиностатом подтвердили закономерность: через 24 часа упало производство 13 белков митохондрий, через трое суток процесс усугубился.
Космический биолог Томас Коридон из Орхусского университета отметил: «Хорошо известно, что микрогравитация снижает экспрессию генов. Но данный анализ впервые демонстрирует, как отсутствие тяжести влияет на клетки на белковом уровне».
Исследователи выяснили, что нарушение клеточной адгезии в невесомости запускает цепочку негативных изменений в митохондриях. Обработка клеток белками, поддерживающими адгезию, перед помещением в клиностат восстановила синтез белка до нормы. Вещества, мешающие сцеплению, блокировали трансляцию и снижали потребление кислорода.
Команда Синтаро Ивасаки планирует искать химические соединения, активирующие трансляцию в митохондриях. Это поможет защитить здоровье космонавтов в дальнем космосе и найти новые подходы к лечению возрастных заболеваний.