: 25.04.2023
«Космический» остеопороз и кишечный микробиом – связь есть!
Космические полеты – давняя мечта человечества, но на этом пути есть множество препятствий, включая биологические. К примеру, в условиях невесомости у космонавтов снижается прочность костей. Чтобы лучше понять, что при этом происходит в организме, ученые отправили на орбиту «десант» лабораторных мышей
Давно известно, что факторы окружающей среды, действующие на млекопитающих во время низкоорбитальных космических полетов, неблагоприятно влияют на их физиологию. На организм человека и животных отрицательно влияют и космическая радиация, и психологический стресс, а также невесомость (микрогравитация). Одно из последствий длительного воздействия невесомости – повышенная хрупкость костей, или остеопороз.
Костная ткань постоянно обновляется: этот процесс называется ремоделированием, и его нарушение ведет к снижению прочности костей и, как следствие, к патологическим переломам. Основные факторы риска развития остеопороза – пожилой возраст и менопауза у женщин. С этой точки зрения космонавты представляют собой редкий, «экзотический» объект, но для развития космических программ «космический» остеопороз представляет собой серьезное препятствие.
Недавно выяснилось, что на процессы ремоделирования костей может влиять кишечный микробиом – сообщество микроорганизмов, обитающих в пищеварительном тракте. Влияние это косвенное: в процессе своего метаболизма кишечные микробы производят соединения, которые взаимодействуют с клетками костной ткани, отвечающими за ее стабильность. При этом ранее было показано, что при невесомости состав микробного сообщества кишечника как у животных, так и у человека, меняется.
Чтобы лучше изучить подобные взаимодействия, ученые из США под руководством НАСА провели эксперименты на Международной космической станции в рамках миссии Rodent Research 5. На орбиту отправились 20 лабораторных мышей, половину из которых вернули на Землю через 4,5 недели, а оставшиеся провели на станции в общей сложности 9 недель. Еще 20 грызунов содержались на Земле в условиях, идентичных космическим, за исключением гравитации.
У всех животных был охарактеризован состав кишечного микробиома и оценены изменения ряда метаболитов в крови в начале и в конце исследования. При сравнении этих показателей у разных групп выяснилось, что у животных-«космонавтов» по сравнению с контролем резко выросла численность двух типов кишечных бактерий – Lactobacillus и Dorea, причем она была максимальной у тех, которые находились в космосе 9 недель. Известно, что эти бактерии способны интенсивно продуцировать молочную кислоту, аминокислоты лейцин и изолейцин и трипептид глутатион с антиоксидантными свойствами. Уровни этих веществ в крови мышей, побывавших в космосе, также оказались повышены.
Одновременно в крови «мышей-космонавтов», как и ожидалось, были обнаружены повышенные уровни специфических метаболитов, указывающих на нарушение обмена веществ в костной ткани.
На основе этих данных исследователи выдвинули гипотезу, что в условиях микрогравитации и потери костной массы организм пытается скомпенсировать наносимый ему вред, и осуществляется эта компенсация «микробным органом». Другими словами, кишечные микробы не просто обитают в макроорганизме, но динамически с ним взаимодействуют, реагируя на физиологические изменения и воздействие факторов внешней среды.
Правда, в данном случае свою роль могли сыграть и другие факторы, не связанные напрямую с гравитацией. Например, невозможность поедать свои фекалии, ведь в обычных условиях грызуны является копрофагами. Поэтому дальнейшие эксперименты по изучению связей между микробиомом и ремоделированием костей ученые планируют продолжить уже на Земле.
Кстати сказать, результаты этого исследования могут оказаться полезными не только для космических проектов, но и для других работ, направленных на поиски новых методов профилактики и лечения обычного «земного» остеопороза.
Фото: https://www.flickr.com
: 25.04.2023 
