Ambitne dążenie do przedłużonej obecności człowieka w kosmosie, od placówek księżycowych po misje na Marsa, mierzy się z ogromnym wyzwaniem biologicznym: głębokim wpływem środowiska pozaziemskiego na ludzkie ciało. Najnowsze badania finansowane przez NASA ujawniły teraz krytyczny nowy wymiar tych przeszkód fizjologicznych, ujawniając, że loty kosmiczne znacząco przyspieszają proces starzenia się ludzkich komórek macierzystych krwiotwórczych. Odkrycie to ma istotne konsekwencje dla zdrowia astronautów, planowania misji i długoterminowej wykonalności eksploracji głębokiego kosmosu.
Ukryty biologiczny koszt podróży kosmicznych
Przeprowadzone na próbkach pobranych z czterech różnych misji zaopatrzeniowych SpaceX na Międzynarodową Stację Kosmiczną, badanie skrupulatnie śledziło ludzkie krwiotwórcze komórki macierzyste i progenitorowe (HSPC) od indywidualnych dawców. Naukowcy monitorowali zmiany komórkowe podczas misji trwających od 30 do 45 dni, porównując te próbki z kosmosu z próbkami kontrolnymi od tych samych dawców przechowywanymi na Ziemi. To bezpośrednie porównanie, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie *Cell Stem Cell*, pozwoliło na precyzyjną identyfikację zmian wywołanych lotem kosmicznym.
Odkrycia przedstawiły wyraźny obraz degradacji komórkowej. Komórki macierzyste wystawione na środowisko kosmiczne wykazywały zmniejszoną zdolność do generowania zdrowych nowych komórek, a także zwiększoną podatność na uszkodzenia DNA. Co kluczowe, komórki te wykazywały oznaki przyspieszonego starzenia się na końcach swoich chromosomów. Dalsza analiza ujawniła, że komórki te stały się nadaktywne, wyczerpując swoje żywotne rezerwy i tracąc wrodzoną zdolność do odpoczynku i regeneracji. Wewnętrznie komórki wykazywały markery stanu zapalnego i stresu w swoich mitochondriach, elektrowniach komórki, i, co alarmujące, zaczęły aktywować uśpione sekcje swojego genomu, znane jako „ciemny genom”, zazwyczaj utrzymywane w ciszy w celu zachowania stabilności komórkowej.
Te znaczące zmiany komórkowe są przypisywane przede wszystkim unikalnym stresorom lotów kosmicznych: warunkom mikrograwitacji i podwyższonej ekspozycji na promieniowanie. Podczas gdy atmosfera Ziemi i pole magnetyczne zapewniają naturalną osłonę, astronauci na orbicie są narażeni na wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne, co prowadzi do potencjalnych uszkodzeń DNA, zwiększonego ryzyka raka, efektów neurodegeneracyjnych, problemów sercowo-naczyniowych i dysregulacji układu odpornościowego. W połączeniu z dobrze udokumentowanymi skutkami mikrograwitacji na gęstość kości i masę mięśniową, zaobserwowana dysfunkcja HSPC może głęboko upośledzić zdolność astronauty do naprawy uszkodzonych tkanek, zwalczania infekcji i utrzymania silnej odporności przeciwko chorobom takim jak rak, potencjalnie skracając ich efektywną długość życia podczas długotrwałych misji.
Co ciekawe, badanie wykazało znaczną zmienność w reakcji komórek macierzystych różnych dawców na podróże kosmiczne. Dr Catriona Jamieson, starsza autorka z University of California San Diego School of Medicine i dyrektor Sanford Stem Cell Institute, zauważyła, że „Zdolność regeneracyjna komórek macierzystych była zmniejszona, ale z pewną zmiennością między dawcami szpiku kostnego, co sugeruje, że czynniki odporności przeciwstarzeniowej są aktywowane w komórkach macierzystych u niektórych osób, ale nie u innych.” Wskazuje to na wrodzoną różnicę w indywidualnej odporności, co potwierdza kolejne badanie oczekujące na publikację. Zrozumienie tych czynników odporności jest teraz kluczowym punktem dla bieżących badań, w tym dochodzeń podczas nowszej misji zaopatrzeniowej SpaceX.
Wnioski płynące z tych badań wykraczają poza bezpośrednie obawy o dobro astronautów. Poprzez identyfikację kluczowych składników odporności ludzkich komórek macierzystych, naukowcy dążą do opracowania strategii ochronnych, które mogłyby być wdrożone przed, w trakcie i po przyszłych długotrwałych misjach kosmicznych. Jest to kluczowe dla NASA i prywatnych firm kosmicznych, takich jak SpaceX, ponieważ zdrowie i bezpieczeństwo ich załóg bezpośrednio wpływają na sukces misji, koszty operacyjne i wykonalność ambitnych przedsięwzięć, takich jak zakładanie stałych baz księżycowych czy wysyłanie ludzi na Marsa. Ponadto, zdolność do modelowania przyspieszonego starzenia się człowieka i progresji chorób, w szczególności raka, w kontrolowanym środowisku lotów kosmicznych oferuje bezprecedensowe możliwości postępu w medycynie ziemskiej, potencjalnie prowadząc do nowych terapii dla schorzeń związanych z wiekiem i nowotworów na Ziemi.
(Raport Willa Dunhama dla Reuters)
newsblog.pl
Maciej – redaktor, pasjonat technologii i samozwańczy pogromca błędów w systemie Windows. Zna Linuxa lepiej niż własną lodówkę, a kawa to jego główne źródło zasilania. Pisze, testuje, naprawia – i czasem nawet wyłącza i włącza ponownie. W wolnych chwilach udaje, że odpoczywa, ale i tak kończy z laptopem na kolanach.