Mezinárodní tým vědců studoval ryby, které navštívily ISS, a objevil buněčné mechanismy, které řídí úbytek kostní hmoty při nulové gravitaci. Ukazuje se, že mikrogravitace mění způsob, jakým jsou geny zodpovědné za vývoj kostních buněk.
Ve skutečnosti onemocní mikrogravitací nejen kostry ryb. Ztráta kostní tkáně je jedním z nejzávažnějších problémů, kterým astronauti čelí během a po jejich přesunu na ISS. Projevy ztráty připomínají senilní osteoporózu, i když se s ní astronauti setkávají dlouho před stářím - kosti jsou křehčí a křehčí a ztrácejí vápník. Změny na buněčné úrovni jsou patrné ihned po letu ve střemhlavém letadle.
Buněčný mechanismus úbytku kostní hmoty zůstal dosud nejasný. Je známo, že beztíže se v živém organismu hodně mění - například srdce postupně ztrácí schopnost akcelerovat s prudkou změnou tlaku. Z tohoto důvodu astronauti, kteří se vrátili na Zemi, omdleli z náhlých pohybů. Ke změnám dochází také na úrovni genové exprese a byly pozorovány během sběru biomateriálů od astronautů.
Na ISS dorazí nádoby laboratorních ryb pro medúzy
Aby zjistili, co se přesně děje v buňkách kostí a chrupavek při nulové gravitaci, rozhodli se vědci poslat japonské akvarijní ryby medaka (Oryzias latipes) na ISS, jejichž buněčné mechanismy pro vývoj kostí a chrupavek jsou velmi podobné mechanizmům savců. V roce 2014 letěly na palubu vesmírné stanice geneticky modifikované ryby, v jejichž tělech se zvýšená aktivita určitých genů projevila jako jasná záře.
Ukázalo se, že již první den v nulové gravitaci začalo intenzivně pracovat 105 genů u ryb a dalších 49 bylo naopak mnohem méně aktivních ve vesmíru než v tělech ryb z kontrolní skupiny na Zemi. Z těchto genů je 5 spojeno s vývojem kosterních buněk: dva regulují růst osteoblastů (mladé kostní buňky) a tři - osteoklasty - obrovské buňky, které se podílejí na rozpouštění existující kostní tkáně. Všechny tyto geny regulují produkci transkripčních faktorů, které se podílejí na vývoji osteoblastů a osteoklastů.
Ryby Medaka
Propagační video:
Za normálních podmínek tyto geny vstupují do činnosti v různých dobách, ale beztíže posunula jejich harmonogramy a vedla k vážným změnám ve struktuře kostní tkáně. Vědci musí ještě přesně vysvětlit, jak se to děje u laboratorních ryb a u lidí.
Ještě důležitější jsou obecné závěry autorů studie: změny genové aktivity hned první den změny gravitace naznačují, že buňka má připravený obranný mechanismus proti skokům v gravitaci, který se zapíná téměř okamžitě. Tento mechanismus významně mění celou strukturu chromatinu - látku buněčného jádra, která se skládá z DNA, RNA a proteinů nezbytných pro jejich práci, ladění jádra v souladu se změnou gravitace.
Výsledky výzkumu jsou publikovány ve vědeckých zprávách.