Jak mikrograwitacja wpływa na ludzkie geny
Mikrograwitacja wpływa na zdrowie astronautów, doświadczają oni zmian w fizjologii, w tym zaniżenia odporności, zwiększenia stanów zapalnych oraz zmniejszonej masy mięśniowej i gęstości kości. Wraz ze wzrostem liczby załogowych lotów kosmicznych ważne jest zrozumienie zmian w mechanizmach molekularnych leżących u podstaw tych zmian.
W najnowszym badaniu koordynowanym przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) w klinice kosmicznej MEDES w Tuluzie, 20 mężczyzn ukończyło 90-dniowy eksperyment składający się z dwóch tygodni stanu wyjściowego przed 60 dniami ciągłego leżenia w łóżku pod kątem nachylenia głowy o sześć stopni w dół, aby symulować wpływ jaki może mieć mikrograwitacja na astronautów.
Naukowcy z University of Surrey przeanalizowali ekspresję genów w ciągu 24-godzinnego szeregu czasowego podczas dwóch dni kontrolnych, trzech dni w łóżku oraz w okresie rekonwalescencji. Wyniki wykazały, że eksperyment miał wpływ na 91 proc. ekspresji genów, z poważnymi zakłóceniami liczby, czasu i amplitudy genów rytmicznych, które wykazują zmiany w ich mRNA co 24 godziny. Badanie zostało opublikowane w iScience.
„To wyjątkowe badanie stanowi największy zbiór danych dotyczących ekspresji genów u ludzi. Ekspresja ludzkich genów zmienia się rytmicznie w ciągu 24-godzinnego dnia i ważne jest, aby zbierać dane z szeregów czasowych, a nie tylko z pojedynczych punktów, aby uzyskać pełny obraz tego, co dzieje się w organizmie po wystawieniu na symulowaną mikrograwitację. Rodzi to również pytania o wpływ ciągłego leżenia w łóżku na nasze ciała, ponieważ zidentyfikowaliśmy dramatyczny wpływ na czasową organizację ekspresji ludzkich genów” – stwierdza główny autor badania, profesor Simon Archer, profesor biologii molekularnej snu na University of Surrey.
Zakłócona ekspresja genów, jak tłumaczą badacze, jest związana z translacją białek, procesami immunologicznymi i zapalnymi oraz zmniejszoną funkcją mięśni. W okresie rekonwalescencji zaburzenie funkcji mięśni zostało przywrócone, jednak trwałe efekty zidentyfikowano w przypadku translacji białek.
„Podróże kosmiczne były kiedyś uważane za nieosiągalne, jednak rozwój przemysłu kosmicznego oznacza, że jest to obecnie realna możliwość. To jaki wpływ ma mikrograwitacja na organizm pozostaje słabo poznane i ważne jest, abyśmy wiedzieli więcej na ten temat, zanim zaczniemy wakacje w kosmosie. Opierając się na tym, co odkryliśmy, druga część naszego badania, z wykorzystaniem tej samej kohorty mężczyzn, zbada wpływ mikrograwitacji na sen, rytmy dobowe i hormony poszczególnych osób” – tłumaczy profesor Derk-Jan Dijk z Surrey Sleep Research Center.
Emil Gołoś
