Ett internationellt forskargrupp studerade fiskar som har besökt ISS och upptäckt de cellulära mekanismerna som styr benförlust i noll gravitation. Det visar sig att mikrogravitation förändrar hur generna är ansvariga för utvecklingen av benceller.
Faktum är att inte bara fiskskelett blir sjuka av mikrogravitation. Förlust av benvävnad är ett av de allvarligaste problemen som astronauter möter under och efter deras skift på ISS. Manifestationerna av förlust liknar senil osteoporos, även om astronauter möter den långt före ålderdomen - ben blir mer sköra och spröda och förlorar kalcium. Förändringar på mobilnivå märks omedelbart efter flygning i ett dykplan.
Den cellulära mekanismen för benförlust har varit otydlig fram till nu. Det är känt att viktlöshet förändras mycket i en levande organism - till exempel förlorar hjärtat gradvis sin skicklighet för att accelerera med en kraftig tryckförändring. På grund av detta svimlar astronauterna som har återvänt till jorden av plötsliga rörelser. Förändringar inträffar också på genuttrycksnivån och observerades under insamlingen av biomaterial från astronauter.
Behållare av manetlaboratoriefisk anländer till ISS
För att ta reda på exakt vad som händer i ben- och broskceller i tyngdkraft bestämde forskare att skicka japansk akvariefiskmedaka (Oryzias latipes) till ISS, vars cellulära mekanismer för utveckling av ben och brosk liknar dem hos däggdjur. År 2014 flög genetiskt modifierad fisk ombord på rymdstationen, i vars kroppar den ökade aktiviteten hos vissa gener avslöjade sig som ett ljust sken.
Det visade sig att redan den första dagen i tyngdkraften började 105 gener arbeta intensivt i fisk, och ytterligare 49 var tvärtom mycket mindre aktiva i rymden än i fiskarna i kontrollgruppen på jorden. Av dessa gener är 5 associerade med utvecklingen av skelettceller: två reglerar tillväxten av osteoblaster (unga benceller) och tre - osteoklaster - jätteceller som är involverade i upplösning av befintlig benvävnad. Alla dessa gener reglerar produktionen av transkriptionsfaktorer som är involverade i utvecklingen av osteoblaster och osteoklaster.
Medaka fisk
Kampanjvideo:
Under normala förhållanden kommer dessa gener i drift vid olika tidpunkter, men viktlöshet har förändrat sina scheman och lett till allvarliga förändringar i strukturen av benvävnad. Forskare har ännu inte förklarat exakt hur detta händer hos laboratoriefiskar och hos människor.
Ännu viktigare är de allmänna slutsatserna som gjordes av författarna till studien: förändringar i genaktivitet den allra första dagen av en förändring av gravitationen tyder på att en cell har en färdig försvarsmekanism mot gravitetshopp, som tänds nästan direkt. Denna mekanism förändrar signifikant hela kromatinstrukturen - substansen i cellkärnan, som består av DNA, RNA och proteiner som är nödvändiga för deras arbete, och stämmer in kärnan i enlighet med förändringen i gravitation.
Forskningsresultaten publiceras i Scientific Reports.