20 мышей полетели на МКС. НАСА исследует последствия длительного пребывания в космосе

В пятницу компания SpaceX отправила очередную миссию по пополнению запасов на Международную космическую станцию (МКС). На борту ракеты находились 20 уникальных пассажиров. Это мыши, которые станут объектами исследования, призванного определить, как пребывание в космосе влияет на суточные ритмы и микробиом.

Эксперимент проводится нейробиологами Северо-Западного университета Фредом Туреком и Мартой Витатерной в сотрудничестве с учеными НАСА. 10 из 20 отправленных в космос мышей проведут там 30 дней, а остальные останутся на станции на 90 дней. — 90 дней могут показаться не таким уж большим сроком для людей, но для мышей это так», — говорит Витатерна, объясняя, что мыши быстрее реагируют на последствия пребывания в космосе, чем люди.

Таким образом, исследователи хотят проверить, как пребывание в космосе влияет на циркадные ритмы мышей — биологические процессы, происходящие в 24-часовом цикле. Исследователи также определят, как состояние микрогравитации повлияет на различные физиологические процессы грызунов и их микробиом — бактерии и другие микроорганизмы, живущие в организме мышей.

Контрольная группа, состоящая из братьев и сестер грызунов, полетевших в космос, останется в земных лабораториях. 20 мышей на Земле будут жить в симуляторе НАСА, имитирующем условия, в которых мыши находятся на Международной космической станции, за исключением, конечно, отсутствия гравитации. Другая контрольная группа будет жить в обычных лабораторных условиях.

Каждые две недели астронавты на МКС и ученые на Земле будут брать образцы фекалий у всех мышей, чтобы сравнить их между собой. Они также будут следить за тем, как сильно изменяется тело мышей в космосе по сравнению с их собратьями на Земле, используя специальное устройство для измерения массы, которое не зависит от гравитации.

Мыши, участвующие в исследовании, как контрольные группы на Земле, так и грызуны в космосе, будут находиться под постоянным наблюдением, чтобы отслеживать изменения в их суточном цикле.

Исследователи также проверят плотность костей животных. Одним из первых зарегистрированных побочных эффектов пребывания в космосе является слабость костей и мышц.

В 2014 году Турек и другие исследователи из Северо-Западного университета продемонстрировали, что нарушение суточных ритмов также может нарушить микробиом. Циркадные ритмы — врожденные 24-часовые циклы в живых организмах — влияют на большинство биологических функций. Молекулярные, метаболические, клеточные, гормональные, стрессовые и иммунные реакции регулируются нашими внутренними «часами».

— Важно понять, как космические путешествия могут повлиять на циркадную систему, поскольку она координирует очень многие биологические процессы. Ключом к адаптации может быть способность организма поддерживать гармонию между системами, отметил Витатерна.

Это похоже на исследование, проведенное НАСА на близнецах, один из которых провел год на МКС, а другой провел это время на Земле. Проект начался в 2015 году, в нем участвовали астронавты Скотт и Марк Келли. В течение года братья регулярно подвергались одним и тем же медицинским тестам. Это дало НАСА возможность сравнить результаты Скотта с результатами Марка, который является его генетической копией.

Первые результаты исследования показали, что теломеры Скотта удлинились во время пребывания в космосе. Теломеры — это конечный фрагмент хромосомы, функция которого заключается в защите от повреждений во время копирования. С каждым копированием теломеры становятся короче. В обычных условиях теломеры укорачиваются с возрастом, но после года пребывания в космосе теломеры Скотта явно выросли. Исследователи считают, что чем длиннее теломеры человека, тем больше вероятность того, что он избежит самых неприятных последствий старения и оно наступит позже. Подробнее об этой теме смотрите: Первые результаты космических тестов NASA на близнецах.

Среда обитания космических грызунов, фото: НАСА

Дальнейший анализ результатов братьев Келли привел к новым открытиям. Ученые заметили изменения в экспрессии около 7 процентов генов Скотта, контролирующих функции, связанные с реакцией иммунной системы, формированием костей, восстановлением ДНК и реакцией на постоянную гипоксию. Подробнее об этой теме читайте в материалах NASA об испытаниях близнецов. Год на орбите изменил функцию генов.

— Наше исследование аналогично исследованию НАСА на близнецах, но мы будем работать с 10 близнецами из двух разных семейств мышей», — сказал Турек. — Поскольку мы ожидаем, что путешествие на Марс и обратно займет несколько лет, нам необходимо определить, как микробиом может быть изменен в условиях микрогратификации в течение длительного периода времени. Дисбаланс в микробиоме связан с целым рядом заболеваний, от ожирения и диабета до слабоумия, добавил он.

Турек и Витатерна тесно сотрудничают с НАСА и другими учеными, которые до сих пор анализируют эксперимент братьев Келли. Таким образом, они хотят получить более точное представление о том, как влияет на организм длительное пребывание в космосе. — То, что мы узнаем, поможет нам лучше защитить здоровье астронавтов, сказал Турек.

Турек и Витатерна признали, что результаты исследований близнецов оставили без ответа несколько проблем, и именно мыши должны исправить это. Например, кишечные бактерии Скотта Келли, который провел год в космосе, изменились, но исследователи не уверены, как диетические различия связаны с этим. У мышей был гораздо более строгий лабораторный контроль за тем, что они едят, чем у братьев Келли.