Ученые выяснили пороги гравитации для сохранения мышц в космосе

Новое исследование, проведенное с участием мышей на International Space Station, выявило гравитационные пороги, при которых снижается атрофия мышц и изменения мышечных волокон. Ученые обнаружили, что уровень гравитации около 0,67g защищает мышцы от деградации, а частичная защита наблюдается при 0,33g. Об этом 17 марта сообщили в журнале Phys.org.

Длительные космические полеты вызывают атрофию мышц и другие биологические изменения из-за микрогравитации. Чтобы понять, какой уровень силы тяжести способен минимизировать эти эффекты, ученые отправили на МКС 24 мышей и подвергли их воздействию различных уровней гравитации — от микрогравитации до силы, близкой к земной, в течение 27–28 дней, используя центрифугу MARS (Multiple Artificial-gravity Research System).

После возвращения на Землю исследователи оценили массу мышц, силу хвата, гистологию, экспрессию генов и метаболические показатели в крови. Выяснилось, что передние конечности мышей в условиях микрогравитации и 0,33g демонстрировали значительное снижение силы, тогда как при 0,67g и 1g изменений не наблюдалось. Исследователи также выявили 11 потенциальных метаболических маркеров, связанных с гравитацией. Среди них повышенные уровни креатина, лактата, глицерина и глутамата и снижение некоторых аминокислот, включая глицин и бетаин. Эти изменения отражают перестройку энергетического и аминокислотного обмена, согласующуюся с наблюдаемой атрофией.

Сравнение экспрессии генов показало, что микрогравитация и 0,33g подавляют синтез белка и активируют пути атрофии, тогда как при 0,67g наблюдались защитные эффекты. Исследователи отмечают, что порог защиты мышц выше, чем гравитация Марса (0,38g), что представляет вызов для долгосрочных межпланетных миссий.

Результаты исследования могут помочь разработать методы мониторинга и профилактики атрофии мышц у астронавтов и пациентов с мышечными заболеваниями, а также определить оптимальные уровни искусственной гравитации и тренировок для защиты мышечной системы.