Стволовые клетки ведут себя значительно иначе вне действия гравитации Земли - говорят ученые. Исследования подтверждают, что размножение в космосе может быть сложнее, чем того ожидали.
"Микрогравитация", которую астронавты испытывают, когда вращаются в космических кораблях вокруг Земли, может быть разрушающей для их тел. В течение долгих миссий - их мышцы атрофируются, их кости становятся мягкими, и появляются сердечные аритмии. Для того, чтобы человечество могло распространяться в космосе, нам все еще необходимо найти способ с этим эффективно бороться.
Анализируя эффекты невесомости на клеточном уровне, ученые в Австралии считают, что им удалось найти причину этой проблемы. Микрогравитация меняет свойства стволовых клеток, из которых происходят все остальные клетки. Как правило, стволовые клетки ведут себя как регенеративная система тела, восстанавливая запасы клеток тканей и органов. Теперь открыв источник проблемы, ученые надеются создать способы ее решения.
"Наши исследования были направлены на разработку следующих средств, которые могут быть использованы для того, чтобы разработать медикаменты для астронавтов", говорит исследователь Гельдер Меркел, биолог из Австралии. В своих исследованиях, ученые использовали человеческие стволовые клетки, имкющие необычную способность превращаться в любые ткани тела. Для того, чтобы симулировать Земную микрогравитацию, ученые использовали разработанную НАСА машину, которая обеспечивала клетки кислородом и питательными веществами, в то же время вращаясь для того, чтобы клетки постоянно находились в состоянии свободного падения.
После окончания эксперимента, у клеток были выявлены значительные отклонения на молекулярном уровне. 64% всех белков в этих клетках отличалось от тех, которые были активны в клетках, которые находились в условиях нормальной гравитации. Особенно, клетки в условиях микрогравитации генерировали больше белков для деградации костей, и меньше белков с эффектом антиоксидантов. Антиоксиданты защищают ДНК от агрессивных окислителей, которые как присутствуют во внешней среде, так и производятся при метаболизме в клетках, например, митохондриями. Микрогравитация также влияет на уровень большого количества других белков. К этим белкам относятся те, которые участвуют в делении клетки, регуляции иммунной системы, мышечной системы, скелета, уровня кальция в клетках, и регулируют подвижность клетки.
Такие находки в стволовых клетках вероятнее всего - плохая новость для тех, кто хотел бы попробовать иметь детей в условиях микрогравитации. "Эксперименты в симулированной микрогравитации показывают, что результат будет далеко не лучшим", - говорит Меркел. Меркел считает, что некоторые из негативных эффектов, которыми микрогравитация может повлиять на эмбрион, это, например, подавление формирования костей, замедление роста нейронов, а также изменение в созревании мышечной системы. Ученые хотят узнать, почему микрогравитация имеет такие эффекты. "Мы почти уверены в том, что человеческое тело нуждается в гравитации", - говорит Меркел.
"Без нее сосуды становятся слабыми, и ухудшается работа циркуляторной и иммунной систем", - говорит Меркел.
Теперь ученые тестируют другие типы клеток для того, чтобы выяснить эффекты микрогравитации на них. Кроме того, они исследуют ткани, которые выросли из клеток, которые летали в космос на космическом шаттле. "Мы надеемся объединить и скомбинировать эксперименты, проведенные на Земле с теми, которые действительно побывали в космосе", сказал Бреднен Барнс, биолог в Австралийского Университета. "Я считаю, что человеческое размножение в космосе необходимо", отмечает Меркел.
Когда речь идет о том, сможем ли мы найти способы, как защитить эмбрионы от опасностей микрогравитации, "терапевтическое и фармацевтическое воздействие - это не лучшие способы с этим бороться", говорит Меркел. "Люди должны понимать, что в недалеком будущем лучшим и самым простым способом может стать генная терапия и генетическое изменение наших тел. Тем не менее, это поднимает этические и моральные вопросы".