Невесомость изменила работу тысяч генов в клетках сердца

Опыты с культурами клеток сердца на борту Международной космической станции (МКС) показали, что жизнь в космосе меняет работу нескольких тысяч генов в их ДНК. Но примерно через две недели после возвращения на Землю все эти аномалии пропадают, пишут ученые в статье для научного журнала Stem Cell Reports.

"Мы впервые использовали перепрограммированные стволовые клетки для изучения того, как космические полеты влияют на работу сердца человека. Пока не совсем понятно, как именно микрогравитация влияет на работу нашего тела. Подобные опыты помогут нам найти ответы на эти вопросы, что крайне важно для будущих полетов на Марс и Луну", - прокомментировал один из авторов работы, Джозеф Ву из Стэнфордского университета (США).

Отечественные и зарубежные биологи и медики уже много лет изучают то, как жизнь в космосе влияет на здоровье и работу иммунной системы людей и животных. К примеру, четыре года назад они выяснили, что порождает проблемы со зрением в космосе, а также поняли, что заставляло американских астронавтов падать и терять равновесие на Луне.

Кроме того, недавно ученые из США, Сколтеха и Института медико-биологических проблем Российской академии наук (РАН) выяснили, что долгие полеты в космос бесповоротно ослабляют мускулы спины и ведут к округлению сердца. Опыты на животных также показали, что полет к Марсу может негативно повлиять на психику и умственные способности астронавтов из-за того, как космические лучи воздействуют на клетки мозга.

Все эти проблемы могут помешать реализации планов NASA, Роскосмоса и других ведущих космических агентств по возвращению человека на Луну и экспедициям к более далеким мирам. Поэтому экипаж МКС постоянно проводит опыты, в которых ученые и обитатели станции наблюдают за тем, как невесомость влияет и на их здоровье, и на жизнедеятельность подопытных животных и культур клеток.

Один из экспериментов такого рода, как отмечает Ву, недавно завершился на борту станции. По ходу этого опыта ученые и астронавты на протяжении шести недель наблюдали за тем, как жизнь в условиях невесомости влияла на жизнедеятельность образцов мышечной ткани сердца.

В этом случае ученые не "вырезали" эти образцы из тела трех добровольцев, которые участвовали в исследовании, а создали их искусственным путем из культур перепрограммированных стволовых клеток. При определенных условиях эти тельца могут превращаться в кардиомиоциты, мышечные клетки сердца, и формировать своеобразные листы из сердечной ткани, способные сокращаться.

После того как эти культуры клеток были доставлены на борт МКС, астронавты начали регулярно следить за их жизнью, периодически замораживая образцы для их последующего анализа после возвращения на Землю. Сравнивая структуру клеток, их реакцию на импульсы тока и различные химические раздражители, а также активность разных генов, ученые надеялись понять, как именно невесомость меняет работу сердца.

С одной стороны, медики зафиксировали множество изменений в жизнедеятельности этих листов после попадания в космос, в том числе в регулярности сокращений, их скорости и реакции на ионы кальция. С другой, многие из них исчезли или были сглажены через две-три недели жизни в невесомости. При этом все эти изменения пропали после возвращения образцов на Землю.

Исследователи предполагают, что эти аномалии были связаны с тем, что уровень активности почти 3 тыс. генов заметным образом изменился после попадания кардиомиоцитов в космос. Значительная часть этих сдвигов может помогать клеткам сердца адаптироваться к жизни в невесомости, а другие могли вызвать те негативные эффекты, которые ученые открыли во время наблюдений за животными и экипажем станции.

"Мы были удивлены тем, как быстро клетки сердца адаптируются к жизни в новой среде, в том числе и в условиях микрогравитации. Эти опыты помогут нам найти клеточные механизмы, которые могут защитить организм астронавтов от последствий длительной жизни в космосе или же улучшить здоровье пациентов на Земле", - подытожил Ву.