Что происходит с ДНК человека в космосе

Поделиться в соц. сетях

 

НАСА провело новаторское исследование, которое ставило своей целью выяснить, какие изменения произошли с ДНК астронавта Скотта Келли за время пребывания в космосе со сравнению с его идентичным братом-близнецом Марком, который остался на Земле.

Исследование «Близнецы» объединило десять исследовательских групп со всей страны для достижения одной цели: выяснить, что происходит с человеческим телом после одного года пребывания в космосе. До этого НАСА было известно, что происходит с телом после стандартных шестимесячных миссий на борту Международной космической станции, но однолетняя миссия Скотта Келли является ступенькой к трехлетней миссии на Марс.

На Семинаре исследователей (IWS) Программы исследований человека (HRP) 2017 года десять команд представили свои предварительные результаты. отчеты с данными о том, что случилось со Скоттом Келли, физиологически и психологически, пока он находился в космосе, и сравнили с данными Марка Келли, который был контрольным субъектом на Земле. Исследователи также представили результаты, того, что произошло со Скоттом после его возвращения на Землю и снова сравнили их с Марком.

Измеряя большое количество метаболитов, цитокинов и белков, исследователи выяснили, что космический полет связан со стрессом из-за недостатка кислорода, повышенным воспалением и существенным изменением  питательных веществ, что влияет на экспрессию генов.

Вернувшись на Землю, Скотт начал процесс повторной адаптации к гравитации Земли. Большинство биологических изменений, которые он испытал в космосе, быстро вернулись почти к его предполетному состоянию. Некоторые изменения вернулись к исходному уровню через несколько часов или дней после приземления, в то время как другие сохранялись и спустя шесть месяцев.

Теломеры Скотта (концевые участки хромосом, которые укорачиваются с возрастом) стали значительно длиннее в космосе. Этот результат был представлен в 2017 году, и команда проверила это неожиданное изменение с помощью нескольких анализов и исследования генома. И в итоге был сделан вывод, что большинство теломер вновь укоротились в течение двух дней после возвращения Скотта на Землю.

Еще одно интересное открытие касалось того, что некоторые называют «космическим геном», о котором упоминалось в 2017 году. Теперь исследователи знают, что 93% генов Скотта вернулись в норму после приземления. Тем не менее, оставшиеся 7% указывают на возможные более долгосрочные изменения в генах, которые связаны с его иммунной системой, репарацией ДНК, развитием костной ткани, гипоксией и гиперкапнией.

Увеличение продолжительности полета с типичной шестимесячной миссии на МКС до одного года не привело к значительному снижению когнитивных способностей Скотта в полете по сравнению с его братом-близнецом Марком на земле. Тем не менее, после возвращения сообщалось о более выраженном снижении скорости и точности движений, возможно, из-за адаптации к гравитации Земли, а также из-за напряженного графика, которому следовал Скотт после окончания миссии.

Чтобы проверить, насколько эффективно в космосе действие вакцин, Скотту сделали три вакцины против гриппа: первую на Земле, вторую в космосе (это был первый раз, когда космонавт вообще получил вакцину в космосе), и третий снова на Земле. Это исследование показало, что тело Скотта соответствующим образом отреагировало на вакцину. Это важный вывод, поскольку он дает уверенность в том, что если когда-либо понадобится ввести космонавту вакцину во время длительных миссий. иммунная система на нее соответствующим образом отреагирует.

Биохимическое исследование показало, что масса тела Скотта уменьшилась на семь процентов во время полета. Это, вероятно, связано с увеличением физических упражнений и контролируемым питанием во время миссии, при этом Скотт потреблял на 30% меньше калорий, чем ожидали исследователи. Химический состав образцов его крови и мочи показал, что содержание фолиевой кислоты (витамин B-9) в организме было низким до полета, но повысилось во время него, вероятно, из-за качественного рациона космической системы питания. Фолиевая кислота имеет много важных функций в организме, в том числе поддержку синтеза ДНК. Существует связь между ее уровнем в организме Скотта и динамикой теломер.

Также в ходе исследования были у Скотта были обнаружены признаки атеросклероза (сужения внутренней стенки артерии вследствие образования бляшек), который мог быть вызван воспалением и окислительным стрессом во время космического полета. При обследовании сонной артерии с помощью ультразвука и, взяв кровь и мочу на анализ, исследователи обнаружили признаки воспаления и утолщения стенки сонной артерии у Скотта во время и сразу после миссии, у Марка таких изменений не наблюдалось. Является ли эта адаптация обратимой, еще предстоит определить. Эти данные помогут исследователям лучше понять влияние длительного космического полета на сердечно-сосудистую систему.

Команда протеомики обнаружила, что в космосе у Скотта был повышен белок AQP2 по сравнению с Марком на земле. AQP2 регулирует реабсорбцию воды в организме и является полезным индикатором состояния гидратации или дегидратации. Эти результаты помогут понять причину возникновения проблем со зрением во время космического полета.

И, наконец, исследователи обнаружили три признака наличия воспаления в организме Скотта в космосе. Интересно, что некоторые из маркеров были повышены и у Марка.

Исследование Близнецов помогло понять, как человеческое тело может адаптироваться к множеству изменений, вызванных космическим полетом. Исследователи обнаружили, что многие из наблюдаемых показателей Скотта вернулись к предполетным уровням к концу исследования. Они включали иммунные ответы, эпигенетические изменения, кишечные бактерии, массу тела и сывороточные метаболиты.

Результаты исследования близнецов могут быть использованы для разработки новых методов лечения и профилактики рисков для здоровья на Земле. Например, исследования теломер помогут в борьбе с болезнями и старением, а протеомные исследования могут иметь значение для исследования черепно-мозговой травмы. Исследования космонавтов могут дать новое понимание того, как изменения в организме связаны с факторами риска заболеваний. Это лишь некоторые из многих способов, с помощью которых  исследования космического полета могут помочь человечеству.

Источники:

 

  1. NASA Twins Study Confirms Preliminary Findings
  2. NASA’s Twins Study Results Published in Science Journal

  3. Three Key Findings from NASA’s Twins Study

 

В Подписаться на сообщество вКонтакте

Поделиться в соц. сетях

 

Оставить комментарий

Войти с помощью: