Космический полёт — испытание для биологии. Жидкости в организме перемещаются туда, где им не место. Оборудование сдавливает ткани, а кости и мышцы атрофируются, лишённые ежедневной «тренировки» под действием гравитации.
Большинство этих симптомов проходят после возвращения астронавтов на Землю. Но, похоже, колени — исключение.
Мыши, отправленные на Международную космическую станцию (МКС), вернулись с повреждённым хрящом в несущих суставах. Это плохая новость. Хрящевая ткань обладает крайне низкой способностью к самовосстановлению.
Учёные полагают, что нашли способ противодействия. Растительное соединение кемпферол способствовал сохранению здоровья хрящей в условиях моделирования космического полёта.
Неочевидные повреждения
Вопрос о здоровье коленей человека в космосе остаётся закрытым. Мы плохо отслеживаем эти процессы. Обзорные исследования 2022 года выявили повышенный уровень биомаркеров, указывающих на разрушение хряща у астронавтов. Совместим ли эти данные с результатами опытов на мышах? Долгие путешествия, например, на Марс, выглядят рискованными с точки зрения развития остеоартрита.
Группа исследователей из Университета Питтсбурга взялась за дело. Они выдвинули гипотезу: условия космического полёта разрушают функцию митохондрий, что приводит к потере хрящевой ткани.
Поскольку привязывать людей к ракетам ради неэтичных экспериментов нельзя, учёные использовали мышей. Образовались три группы.
Одна группа провела шестьдесят дней на МКС. Вторая осталась на Земле в качестве контрольной. Третья жила в наземных симуляторах: их задние лапы подвешивались, чтобы имитировать микрогравитацию, а также они подвергались воздействию синтетического космического излучения.
Результаты были мрачными. Как у мышей, побывавших в космосе, так и у тех, кто жил в симуляторе, были обнаружены повреждения хрящей. У мышей, оставшихся на Земле, суставы оставались здоровыми.
Механизм поражения
Следующий вопрос: почему это происходит?
Исследователи выращивали человеческий хрящ из стволовых клеток во вращающихся биореакторах, имитируя микрогравитацию без воздействия радиации. Клетки испытывали трудности. Маркеры воспаления резко возрастали. Умножались активные формы кислорода. Клетки старели преждевременно. Митохондрии — «энергетические станции» клетки — теряли свою активность.
Учёные проследили эту цепь разрушений до белка NOX4. Он стимулирует окислительный стресс и повреждает митохондрии.
Тогда исследователи добавили в эксперимент кемпферол.
Это натуральный флавонол. Мы употребляем его ежедневно. Он содержится в чае, тёмной листовых овощах, бобах и ягодах.
Предыдущие исследования на крысах показали, что кемпферол замедляет развитие остеоартрита коленного сустава, снижая окислительный стресс. На этот раз учёные давали его мышам из группы симуляции перорально.
Разница была впечатляющей. Впечатляющей.
Меньше потери хряща. Более здоровые митохондрии. Сниженное воспаление. Меньше «свободных» молекул кислорода. Это не было полным исцелением — повреждения всё же происходили. Но они были значительно менее серьёзными.
Ограничения и надежда
Пока не стоит начинать принимать добавки с чистым кемпферолом. Это ещё ранняя стадия науки.
Мыши получали контролируемую, очищенную дозу. Употребление салата — это не то же самое. Защитный эффект был доказан в симуляции, а не в реальном полёте на МКС.
Но механизм имеет значение. Выявление белка NOX4 в качестве «главного виновника» даёт нам мишень для воздействия. Поскольку NOX4 также играет роль в развитии остеоартрита на Земле, это открытие может помочь сотням миллионов людей.
Зачем ждать полёта на Красную планету, чтобы задуматься о здоровье суставов?
«Сохранение функции митохондрий защищает от потери хрящевой ткани».
Ешьте больше шпината. Вряд ли это навредит.
Статья опубликована в журнале Advanced Science.
