Саркопения — это прогрессирующее и обширное уменьшение мышечной массы и силы, которое часто встречается при старении и, по оценкам, затрагивает до 50% людей в возрасте 80 лет и старше. Она может привести к инвалидности и травмам из-за падений, а также связана со снижением качества жизни и повышенной смертностью. Помимо изменения образа жизни, в настоящее время не существует клинического лечения саркопении.
Космический полёт и микрогравитация
Космический полёт, сопровождающийся отсутствием гравитации и ограниченной нагрузкой на мышцы, вызывает мышечную слабость, характерную черту саркопении, за короткий промежуток времени. Это позволяет наблюдать возрастные атрофические изменения в мышцах в ускоренном режиме.
Относительно короткий промежуток времени в космосе создаёт модель микрогравитации для изучения старения мышц и открывает возможности для изучения саркопении, развитие которой в обычных условиях занимает десятилетия.
Исследование
Чтобы изучить изменения мышц в условиях микрогравитации, Шивон Малэни, Маддалена Парафати и их команда из Университета Флориды (США) создали микроткани скелетных мышц из биопсий доноров и запустили их на Международную космическую станцию (МКС) на борту SpaceX CRS-25.
Их выводы были опубликованы в журнале Stem Cell Reports.
Микроткани были взяты как у молодых активных доноров, так и у пожилых малоподвижных доноров. Их культивировали в автоматизированном мини-лаборатории, что, помимо регулярного кормления и мониторинга культур, также позволяло проводить электрическую стимуляцию для имитации физических упражнений.
На Земле сила сокращения микротканей у молодых активных людей была почти в два раза больше, чем у тканей пожилых малоподвижных людей.
После всего двух недель в космосе сила мышц у молодых тканей начала снижаться и стала более сопоставима с силой старых тканей. Аналогичная тенденция наблюдалась и для содержания мышечного белка, которое было выше в молодых микротканях на Земле по сравнению со старыми микротканями, но снизилось в условиях микрогравитации до уровней, измеренных в старых тканях.
Кроме того, космический полёт изменил экспрессию генов, особенно в молодых микротканях, и нарушил клеточные процессы, связанные с нормальной функцией мышц. Интересно, что электрическая стимуляция могла в некоторой степени смягчить эти изменения в экспрессии генов.
«Используя электрические импульсы для запуска сокращений мышц в реальном времени в космосе, мы можем имитировать физические упражнения и наблюдать, как это помогает защитить от быстрого ослабления мышц в условиях микрогравитации», — сказала Шивон Малэни, один из ведущих исследователей.
«Этот технологический прогресс позволяет понять, как мы можем сохранить здоровье мышц во время длительных космических полётов и, в конечном итоге, как бороться с возрастной потерей мышечной массы на Земле».
Это исследование показывает, что снижение мышечной массы, связанное с саркопенией, можно смоделировать в относительно короткий период в космосе, и открывает путь для последующих исследований причин и потенциальных методов лечения саркопении, связанной со старением или космическими путешествиями.
Предоставлено: Международное общество исследований стволовых клеток.