Космічні польоти негативно впливають на організм ссавців. Рідини перерозподіляються несподіваними способами, а важке захисне обладнання може завдати фізичної шкоди. Без постійного навантаження, яке створює гравітація, такі тканини, як м'язи та кістки, швидко деградують.

Ілюстрація болючого колінного суглоба, що може бути викликане космічними польотами

Більшість цих змін поступово покращуються після повернення астронавтів на Землю. Але одне з можливих наслідків космічних польотів викликає особливе занепокоєння.

Миші, які перебували на Міжнародній космічній станції, зазнають деградації хряща, що амортизує кістки в колінних суглобах. Хрящ має обмежену здатність до самовідновлення.

Вчені вважають, що знайшли можливий спосіб протидії цьому. Миші, які отримували рослинну сполуку під назвою кемпферол до і під час симульованих умов космічного польоту, зазнали меншої деградації хряща, ніж ті, що не отримували лікування.

Дослідження також виявило ключовий молекулярний шлях, що стоїть за пошкодженням, виявивши, що білок NOX4 викликає мітохондріальну дисфункцію в клітинах хряща.

Це відкриття може також допомогти вченим краще зрозуміти остеоартрит коліна, поширене захворювання, при якому хрящ, що амортизує суглоб, поступово зношується з часом.

Схема експериментальних умов з зразками, пофарбованими для підкреслення пошкодження хряща.

Вплив космічних польотів на людський хрящ погано вивчений, і хрящ не широко контролюється або захищається. Як зазначено в огляді 2022 року, астронавти показали підвищені рівні біомаркера, пов'язаного з руйнуванням хряща.

Команда, очолювана дослідниками з Університету Піттсбурга, хотіла дізнатися більше про те, як пошкодження хряща може вплинути на людські космічні польоти, особливо під час тривалих місій, таких як подорож на Марс.

Вони гіпотезували, що вплив умов космічного польоту викликає мітохондріальну дисфункцію та деградацію хряща, і що збереження мітохондріальної функції захищає від втрати хряща.

Дослідження включало кілька груп мишей. Спочатку дослідники вивчили мишей, які провели 60 днів на МКС, і порівняли їх з мишами, які залишалися на Землі в аналогічних умовах.

Людський хрящ, вирощений в умовах, що імітують мікрогравітацію, показав здоровіший хрящ і нижчий окислювальний стрес після лікування кемпферолом.

Вони також утримували мишей у наземній симуляції космічного польоту, де задні лапи мишей були підняті, щоб імітувати мікрогравітацію, в той час як вони піддавалися лабораторно згенерованій радіації.

Порівняно з контрольними мишами, як миші на МКС, так і миші в симульованих умовах показали ознаки пошкодження хряща.

Наступним кроком було визначити, чому відбувається пошкодження. Дослідники виростили людський хрящ з стовбурових клітин і помістили його в обертовий біореактор, щоб імітувати мікрогравітацію.

Результати показали, що мікрогравітація піддає хрящ стресу, викликаючи підвищення рівнів запальних маркерів і руйнівних реактивних молекул кисню.

Астронавт ESA Саманта Кристофоретті займається спортом на Міжнародній космічній станції.

Дослідники простежили ці зміни до NOX4, білка, який сприяє окислювальному стресу та мітохондріальній дисфункції.

Останнім кроком було введення сполуки під назвою кемпферол. Це природний флавонол, що міститься в багатьох рослинах, які ми їмо, таких як темні листові овочі, чай, боби, ягоди та інші фрукти і овочі.

Попередні дослідження показали, що кемпферол зменшує окислювальний стрес і мітохондріальне пошкодження. Дослідження на щурах також показало, що він може сповільнити прогресування остеоартриту коліна.

Фігура з паперу, що показує ступінь, до якого пошкодження хряща було зменшено за допомогою кемпферолу.

Коли миші в симульованих умовах космічного польоту отримували оральний кемпферол, різниця була помітною. Вони зазнали меншої втрати хряща, мали здоровіші мітохондрії, менше запалення та нижчі рівні шкідливих реактивних молекул кисню.

Хоча пошкодження не було повністю запобігти, воно було значно менш серйозним, ніж у мишей, які не отримували лікування.

Це дослідження все ще на ранній стадії і має деякі значні обмеження. Воно проводилося на мишах, а не на людях, і хоча дослідники вивчили мишей, які провели час на МКС, захисні ефекти кемпферолу тестували лише в наземних симуляціях космічного польоту.

Однак це відкриває багатообіцяючі можливості для подальших досліджень. Команда виявила мітохондріальний механізм, що стоїть за деградацією хряща коліна під час космічних польотів, і знайшла обнадійливий спосіб сповільнити цей процес.

І, оскільки той самий механізм бере участь в остеоартриті коліна, це відкриття може також допомогти вченим, які працюють над покращенням життя сотень мільйонів людей у всьому світі, які страждають від цього дегенеративного стану.

І якщо ви хочете їсти більше шпинату, це точно не зашкодить.

Дослідження було опубліковано в Advanced Science.