НАСА регистрира промени в костите на мишки, изпратени в космоса: какво означава това?

Мишки, изпратени от НАСА на Международната космическа станция (МКС) за 37 дни, демонстрираха значителна костна загуба в задните си крайници. Експериментът установи, че намаляването на плътността на костите е свързано не толкова с космическата радиация, а с липсата на натоварване на опорните части на скелета в условията на микрогравитация.

Микрогравитацията се отразява негативно върху поддържащите кости

Като част от експеримент, организиран от NASA и Blue Marble Space Institute of Science, мишките бяха държани в орбита в продължение на 37 дни. След завръщането си на Земята изследователите сравняват състоянието им с това на контролните мишки, останали на планетата. Оказало се, че бедрените кости на мишките, които са били в космоса, са претърпели най-големи промени, докато гръбначният стълб е останал почти непокътнат.

Тези данни показват връзка между натоварването на костите и разграждането на костите в условия на микрогравитация. За разлика от хората, мишките имат четири крайника и задните крака изпълняват основната опорна функция. Следователно костите на задните крайници, по-специално на бедрата, са били най-уязвими.

Изследователите казват, че това вероятно е принципът „използвай го или го загуби“. Ако костите не получават редовно натоварване, те започват да губят плътност.

Кухината на шийката на бедрената кост се увеличава по време на космическия престой

Радиацията не е основната причина за промените

Противно на общоприетото схващане, радиацията в космоса не е основният фактор за разрушаването на костите. Мишките в орбита са получили минимална доза радиация — много по-малка от тази, използвана при наземните симулации за загуба на костна маса. При такива лабораторни изследвания нивото на радиация съответства на 13 години живот на МКС, докато истинските мишки са били там повече от месец.

Ако радиацията беше основната причина, изследователите биха очаквали системни промени във всички кости. Вместо това, намаляването на плътността е локализирано — най-вече в тези кости, които обикновено са под натоварване на Земята.

Установено е също, че вътрешната част на костта — порестата тъкан — се разгражда по-бързо от външната компактна обвивка. Това предполага, че промените започват отвътре и не са свързани със защитния ефект на външната костна тъкан.

Ефектът на микрогравитацията върху растежа и развитието на скелета

Мишките, участвали в изследването, са били на етап завършване на формирането на скелета. Условията на безтегловност са довели до преждевременно вкостяване — трансформацията на хрущяла в костна тъкан — което може да означава нарушаване на нормалния процес на растеж. Такива промени могат да ограничат по-нататъшното развитие на скелета.

Учените сравняват тези резултати с мишките на Земята, държани в условия на ограничено движение. В такива случаи също е регистрирана загуба на костна плътност, но тя е по-слабо изразена, отколкото при животните в космоса.

Напречно сечение на главата на бедрената кост на мишките: сравнение на животни, които са били в ниска околоземна орбита за 37 дни (FL), един ден (BL), както и контролни мишки на Земята – при нормални условия (GC) и в клетки с ограничено движение (VIV)

Загубата на костна маса при микрогравитация е един от ключовите медицински проблеми за астронавтите. Хората, които прекарват няколко месеца в орбита, губят до 1% от костната си плътност всеки месец — 10 пъти повече от скоростта на загубата от остеопороза на Земята.

В момента учените изучават методите за превенция. По-специално тренировките на бягаща пътека с фиксиране към повърхността или упражнения, които симулират силови тренировки, са потенциално ефективни. Тъй като храненето и хранителните добавки не дават забележими резултати, основният акцент се поставя върху физическата активност.

НАСА планира да продължи изследванията в тази посока, за да осигури безопасни полети на астронавтите по време на дълги мисии, например до Луната или Марс.