Ученые из Института стволовых клеток Санфорда при Калифорнийском университете в Сан-Диего сделали открытие о том, что пребывание в космосе ускоряет процесс старения гемопоэтических стволовых и прогениторных клеток (HSPC) человека. Эти клетки играют важную роль в поддержании здоровья крови и иммунной системы.
В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell, команда использовала автоматизированные системы нанобиореакторов на основе искусственного интеллекта (ИИ) для мониторинга стволовых клеток в четырех миссиях SpaceX Commercial Resupply Services на Международную космическую станцию (МКС) в режиме реального времени.
Результаты показывают, что клетки утратили часть своей способности производить новые здоровые клетки, стали более подверженными повреждению ДНК и продемонстрировали признаки более быстрого старения на концах своих хромосом после космического полета — все признаки ускоренного старения, - сообщается в публикации Рhys Оrg.
Катриона Джеймисон, директор Института стволовых клеток Санфорда, отметила, что космос оказывает сильное воздействие на человеческий организм. Исследование показывает, что такие факторы, как микрогравитация и космическое излучение, могут ускорять процесс старения кроветворных стволовых клеток.
Предыдущие исследования НАСА указывали на влияние космических полетов на иммунитет и длину теломер. Знаковым стал эксперимент "Близнецы НАСА" (2015–2016), в котором Скотт Келли провел 340 дней на МКС, а его близнец Марк Келли оставался на Земле.
Исследование выявило изменения в генетике, физиологии, когнитивных функциях и микробиоме, в том числе изменения в экспрессии генов, длине теломер и микробиоме кишечника.
Хотя многие из этих изменений со временем вернулись к норме после возвращения Скотта Келли на Землю, некоторые устойчивые изменения, такие как увеличение количества коротких теломер и нарушения экспрессии генов, могут быть важны для более длительных космических полетов.
Что выявило исследование?
- После пребывания в космосе в течение месяца-полутора (32-45 дней), у человеческих кроветворных стволовых и прогениторных клеток (HSPC) проявились признаки, сходные с возрастными изменениями. Ученые выявили, что космический полет инициирует каскад модификаций в кроветворных клетках, которые имеют много общего с процессами, наблюдаемыми при старении этих же клеток. Клетки проявляли повышенную активность, из-за чего происходило истощение их внутренних ресурсов и утрачивалась способность к восстановлению и покою – важнейшая характеристика, позволяющая стволовым клеткам поддерживать регенерацию на протяжении всей жизни
- Их способность к генерации новых, здоровых клеток уменьшилась, в то время как маркеры молекулярного повреждения, такие как повреждения ДНК и сокращение теломер (концевых участков хромосом), стали более заметными.
- Клетки также показали признаки воспалительной реакции и стресса в митохондриях – органеллах, отвечающих за производство энергии, и начали активировать обычно "спящие" участки генома, необходимые для поддержания стабильности. Подобные реакции на стресс могут негативно сказаться на функционировании иммунитета и увеличить вероятность развития заболеваний.
Интересно, что при помещении облученных космическим излучением клеток в молодую здоровую среду часть повреждений начала исчезать, что позволяет предположить возможность омоложения стареющих клеток.
Результаты этого исследования важны не только для защиты здоровья астронавтов, но и для понимания механизмов старения и возрастных заболеваний на Земле.
Изображение: phys.org
