Vesmírne lety spôsobujú ľuďom úbytok svalov a rednutie kostí oveľa rýchlejšie ako bežné starnutie. Vedci teraz hľadajú príčinu týchto podobností v bunkách.
Toto je bližší pohľad na endotelové bunky, ktoré tvoria vnútornú výstelku našich ciev a regulujú krvný tlak. Tieto vzorky boli podrobené simulovanej mikrogravitácii v špeciálnom zariadení na Zemi. Výskum ich správania pomáha vedcom pochopiť, prečo cievy astronautov v beztiažovom stave starnú rýchlejšie a ako tieto poznatky využiť pri liečbe starších pacientov v pozemských podmienkach. Zdroj: ESA/Otto von Guericke University Magdeburg – Daniela Grimmv
Každý človek na Zemi prirodzene starne, no vesmírne prostredie tento proces urýchľuje. Astronauti na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS) zažívajú stav beztiaže. Absencia gravitácie ich telá uvoľňuje, takže kosti a svaly nenesú váhu. Tento stav pôsobí na ľudský organizmus prekvapujúco deštruktívne, pretože nevyužívané tkanivá rýchlo slabnú a ubúdajú.
Astronauti preto musia cvičiť dve a pol hodiny denne. Tréning šesťkrát týždenne ich chráni pred trvalými následkami v podobe ťažkej atrofie svalstva a rednutia kostí. Zmeny v ich telách nápadne pripomínajú proces starnutia na Zemi, no vo vesmíre nastávajú už po niekoľkých mesiacoch.
Tri druhy gravitácie z pohľadu vedy
Výskumníci musia najprv pochopiť rôzne úrovne zmenenej gravitácie, aby odhalili jej skutočný vplyv na organizmus mimo bežnej zemskej príťažlivosti.
Prvým typom je mikrogravitácia, ktorú astronauti zažívajú vo vesmíre.
Druhý typ predstavuje simulovaná mikrogravitácia. Vedci ju vytvárajú na Zemi pomocou špeciálnych rotujúcich prístrojov alebo klinostatov, vďaka čomu môžu skúmať vesmírne javy bez drahých letov.
Tretím extrémom je hypergravitácia, teda príťažlivosť silnejšia, ako je tá zemská. Túto silu výskumníci generujú v obrovských centrifúgach Európskej vesmírnej agentúry (ESA), aby mohli porovnať reakcie organizmu na úplne opačné extrémy.
Rôzne gravitačné podmienky ovplyvňujú celkové správanie buniek v organizmoch ľudí či zvierat, ktoré sú im vystavené.
Astronaut Matthias Maurer pripravuje na palube ISS experiment Microage. Vedci v ňom využívajú syntetické svalové bunky, aby v kozme porovnali vplyv mikrogravitácie s umelou gravitáciou vytvorenou v centrifúge. Tento výskum pomáha pochopiť, prečo svaly vo vesmíre aj pri starnutí na Zemi strácajú silu a ako tomuto procesu účinne predchádzať. Zdroj: ESA/NASA – K. Barron
Bunkové znaky starnutia pod drobnohľadom
Zmeny gravitácie a starnutie majú spoločný základ. Výskumníčka Sharon van Rijthoven tento základ detailne preskúmala vo svojej nedávnej štúdii. Svoj výskum uskutočnila na Technickej univerzite v Delfte.
Vedkyňa porovnala 165 bunkových znakov starnutia s účinkami zmenenej gravitácie. Očakávala priamu a jasnú úmeru. Mikrogravitácia mala podľa jej predpokladov presne kopírovať bežné starnutie buniek; hypergravitácia mala vyvolať presne opačný efekt.
Výsledky však výskumný tím prekvapili a ukázali obrovskú komplexnosť prírody.
Prekvapujúce zistenia z laboratória
Výsledky štúdie nepriniesli vedeckej obci jednoznačné odpovede. Iba tretina znakov starnutia vykazovala úplne rovnaký efekt aj v mikrogravitácii.
Ďalšiu tretinu znakov vedci v zmenenej gravitácii ešte nikdy neskúmali, preto k nim chýbajú akékoľvek dáta. Pätnásť percent znakov vykazovalo v mikrogravitácii úplne opačný efekt, ako má bežné prirodzené starnutie na Zemi.
Jednoducho povedané, mikrogravitácia nie je len presnou kópiou starnutia, ale predstavuje oveľa zložitejší jav.
Tieto čísla otvárajú obrovský priestor pre ďalší podrobný výskum. Veda totiž zatiaľ nevie vysvetliť, prečo niektoré bunky starnutie napodobňujú a iné reagujú odlišne. Absencia presných príčin prinútila odborníkov prísť s novou pracovnou teóriou.
Pozrite si
Zmätená bunková komunikácia
Nová teória hovorí o závažných problémoch v bunkovej komunikácii. Prirodzené pozemské starnutie aj zmenená gravitácia narúšajú vzájomnú komunikáciu medzi bunkami.
V mikrogravitácii zlyháva takzvaná mechanotransdukcia. Bunky pri tomto procese prekladajú fyzikálne sily na chemické signály. Vedkyňa zlyhávanie tohto procesu prirovnáva k detskej hre na „hluchý telefón“. Na konci bunkového radu vznikne úplne popletená informácia.
Zmätené bunky tak nedostávajú správne inštrukcie o fyzickej záťaži. Prestanú preto budovať tkanivá, čím navonok napodobňujú starnutie. Prestávajú tak správne fungovať a strácajú schopnosť regenerácie.
Pohľad do budúcnosti
Vesmírne starnutie buniek má však jednu veľkú výhodu. Zemská gravitácia dokáže tento deštruktívny proces zväčša úplne zvrátiť. Návrat na Zem bunkám opäť vráti ich správnu fyziologickú funkciu.
Tento objav prináša skvelé správy pre budúcich astronautov. Výskumníci však musia odhaliť ešte množstvo tajomstiev. Pochopenie mechanizmov v bunkách zlepší vesmírny výskum a pomôže pozemskej medicíne.
(KAM)
