Космічні польоти створюють для людського організму серйозні випробування. В умовах невагомості змінюється розподіл рідин, слабшають м’язи та кістки, а тепер науковці виявили ще одну потенційну проблему — руйнування хрящової тканини в колінних суглобах. Дослідники з Університету Піттсбурга виявили, що спеціальна рослинна сполука може частково захистити хрящі від пошкоджень, які виникають під час перебування в космосі. Йдеться про кемпферол — природний флавонол, який міститься у багатьох продуктах харчування, зокрема в зелених листових овочах, ягодах, чаї та бобових. Експерименти на мишах показали, що тварини, які отримували цю речовину перед впливом умов, подібних до космічного польоту, мали значно менші пошкодження хрящової тканини. Космос прискорює старіння суглобів В організмі людини хрящ виконує роль своєрідної «подушки», яка захищає кістки від тертя під час руху. Проте ця тканина має обмежену здатність до відновлення, тому її пошкодження може призвести до розвитку остеоартриту — захворювання, за якого суглоби поступово втрачають рухливість. Раніше вчені вже помічали, що астронавти після космічних місій мають підвищений рівень біомаркерів, пов’язаних із руйнуванням хрящів. Особливо це викликає занепокоєння щодо майбутніх тривалих експедицій, наприклад польотів на Марс. Проблема полягає в тому, що в умовах мікрогравітації організм перестає отримувати звичне навантаження від сили тяжіння. Через це порушуються процеси, які підтримують здоров’я кісток, м’язів і суглобів. Експерименти на МКС і в лабораторії Щоб з’ясувати, як саме космічні умови впливають на хрящі, науковці проаналізували кілька груп мишей. Частина тварин провела 60 днів на борту Міжнародної космічної станції, а інша група перебувала в лабораторних умовах, де дослідники імітували мікрогравітацію та вплив космічної радіації. Порівняння показало, що в обох випадках у тварин з’явилися ознаки пошкодження хрящової тканини. Наступний етап дослідження був спрямований на пошук механізму, який запускає цей процес. Для цього вчені використовували людські клітини хряща, отримані зі стовбурових клітин, і створили умови, що імітували мікрогравітацію. Виявилося, що космічне середовище викликає у клітинах стрес: зростає рівень запальних процесів, накопичуються шкідливі активні форми кисню, порушується робота мітохондрій — структур, які забезпечують клітини енергією. Білок NOX4 виявився головним винуватцем Дослідники встановили, що ключову роль у руйнуванні хрящів відіграє білок NOX4. Він стимулює окислювальний стрес і порушує роботу мітохондрій у клітинах хрящової тканини. Саме тут науковці звернули увагу на кемпферол. Ця природна речовина здатна зв’язуватися з NOX4 і знижувати його активність. У мишей, які отримували кемпферол під час експериментів із моделюванням космічних умов, спостерігали менше руйнування хрящів, кращу роботу мітохондрій і нижчий рівень запалення. Водночас препарат не зміг повністю зупинити пошкодження — він лише значно послабив його. Потенційна користь не лише для космонавтів Попри багатообіцяючі результати, дослідження поки перебуває на ранній стадії. Експерименти проводилися переважно на мишах, а захисний ефект кемпферолу ще не перевіряли під час реального космічного польоту. Крім того, науковці використовували очищену речовину у контрольованій дозі, тому звичайне вживання продуктів із високим вмістом кемпферолу не означає автоматичний захист від проблем із суглобами. Однак відкриття має значення не лише для майбутніх місій у космос. Той самий механізм — порушення роботи мітохондрій і окислювальний стрес — бере участь у розвитку остеоартриту, від якого страждають сотні мільйонів людей у світі. Якщо подальші дослідження підтвердять ефективність кемпферолу, ця сполука може стати основою для нових методів захисту суглобів — як у космонавтів під час тривалих польотів, так і у людей на Землі. Результати роботи опубліковані у науковому журналі Advanced Science.

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. 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. 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. 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. 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. 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.