Космічні польоти створюють для людського організму серйозні випробування. В умовах невагомості змінюється розподіл рідин, слабшають м’язи та кістки, а тепер науковці виявили ще одну потенційну проблему — руйнування хрящової тканини в колінних суглобах.
Дослідники з Університету Піттсбурга виявили, що спеціальна рослинна сполука може частково захистити хрящі від пошкоджень, які виникають під час перебування в космосі. Йдеться про кемпферол — природний флавонол, який міститься у багатьох продуктах харчування, зокрема в зелених листових овочах, ягодах, чаї та бобових.
Експерименти на мишах показали, що тварини, які отримували цю речовину перед впливом умов, подібних до космічного польоту, мали значно менші пошкодження хрящової тканини.
Космос прискорює старіння суглобів
В організмі людини хрящ виконує роль своєрідної «подушки», яка захищає кістки від тертя під час руху. Проте ця тканина має обмежену здатність до відновлення, тому її пошкодження може призвести до розвитку остеоартриту — захворювання, за якого суглоби поступово втрачають рухливість.
Раніше вчені вже помічали, що астронавти після космічних місій мають підвищений рівень біомаркерів, пов’язаних із руйнуванням хрящів. Особливо це викликає занепокоєння щодо майбутніх тривалих експедицій, наприклад польотів на Марс.
Проблема полягає в тому, що в умовах мікрогравітації організм перестає отримувати звичне навантаження від сили тяжіння. Через це порушуються процеси, які підтримують здоров’я кісток, м’язів і суглобів.
Експерименти на МКС і в лабораторії
Щоб з’ясувати, як саме космічні умови впливають на хрящі, науковці проаналізували кілька груп мишей. Частина тварин провела 60 днів на борту Міжнародної космічної станції, а інша група перебувала в лабораторних умовах, де дослідники імітували мікрогравітацію та вплив космічної радіації. Порівняння показало, що в обох випадках у тварин з’явилися ознаки пошкодження хрящової тканини.
Наступний етап дослідження був спрямований на пошук механізму, який запускає цей процес. Для цього вчені використовували людські клітини хряща, отримані зі стовбурових клітин, і створили умови, що імітували мікрогравітацію.
Виявилося, що космічне середовище викликає у клітинах стрес: зростає рівень запальних процесів, накопичуються шкідливі активні форми кисню, порушується робота мітохондрій — структур, які забезпечують клітини енергією.
Білок NOX4 виявився головним винуватцем
Дослідники встановили, що ключову роль у руйнуванні хрящів відіграє білок NOX4. Він стимулює окислювальний стрес і порушує роботу мітохондрій у клітинах хрящової тканини. Саме тут науковці звернули увагу на кемпферол. Ця природна речовина здатна зв’язуватися з NOX4 і знижувати його активність.
У мишей, які отримували кемпферол під час експериментів із моделюванням космічних умов, спостерігали менше руйнування хрящів, кращу роботу мітохондрій і нижчий рівень запалення. Водночас препарат не зміг повністю зупинити пошкодження — він лише значно послабив його.
Потенційна користь не лише для космонавтів
Попри багатообіцяючі результати, дослідження поки перебуває на ранній стадії. Експерименти проводилися переважно на мишах, а захисний ефект кемпферолу ще не перевіряли під час реального космічного польоту.
Крім того, науковці використовували очищену речовину у контрольованій дозі, тому звичайне вживання продуктів із високим вмістом кемпферолу не означає автоматичний захист від проблем із суглобами.
Однак відкриття має значення не лише для майбутніх місій у космос. Той самий механізм — порушення роботи мітохондрій і окислювальний стрес — бере участь у розвитку остеоартриту, від якого страждають сотні мільйонів людей у світі.
Якщо подальші дослідження підтвердять ефективність кемпферолу, ця сполука може стати основою для нових методів захисту суглобів — як у космонавтів під час тривалих польотів, так і у людей на Землі.
Результати роботи опубліковані у науковому журналі Advanced Science.