Фахівці з NASA повідомили про результати дослідження впливу умов невагомості на організм мишей, відправлених на кілька місяців на Міжнародну космічну станцію. У гризунів, як і у людей, в невагомості спостерігалося помітне зниження щільності кісток, яке автори нової роботи пов’язали зі зміною в складі бактерій їх кишечника.
Зі зростанням зацікавленості людства в дослідженні космосу і тривалих космічних подорожах на орбіту Землі, Місяця і Марса, підвищуються і вимоги до людського тіла. Воно повинно витримати чимало стресових впливів – космічну радіацію, зміни циркадних ритмів, психологічний стрес і стан невагомості. Останнє має помітний негативний вплив на гомеостаз фізіології ссавців: наприклад, призводить до втрати мінеральної щільності кісток.
У нормі наші кістки не статичні: навіть у дорослому віці їх матеріал постійно додається, видаляється і переміщується в процесі, званому ремоделюванням. У деяких дослідженнях було показано, що мікроби кишечника можуть впливати на ремоделювання кісток за допомогою різних механізмів, включаючи взаємодію з імунною та гормональною системами. Крім того, мікроби і самі виробляють різні молекули, які побічно взаємодіють з клітинами, відповідальними за ремоделювання кісток.
Очікується, що при впливі стресових умов космічного польоту на весь організм бактеріальні спільноти мікробіому можуть так чи інакше бути порушені і змінюватися в процесі космічної місії. Щоб вивчити, як змінюється мікробіом кишечника при тривалому впливі невагомості на організм, і з’ясувати можливі зв’язки між цими змінами і зниженням щільності кісток, дослідники з NASA відправили на Міжнародну космічну станцію 20 мишей. Десять гризунів повернулися живими на Землю через 4,5 тижні, а друга половина залишалася на орбіті в цілому дев’ять тижнів, після чого так само успішно була повернута в лабораторію.
Мікробіом мишей-космонавтів визначали до і відразу після польоту, а також через деякий час, порівнюючи з мікробіомом контрольних тварин, які залишалися на землі в ідентичних умовах, що виключають хіба що невагомість. Крім цього, автори оцінили зміни метаболітів в сироватці крові гризунів, які перебували в умовах невагомості протягом повних дев’яти тижнів. Результати дослідження вчені детально описують в статті, опублікованій в журналі Cell Reports.
Після порівняння мікробіомів космічної і наземної груп мишей, дослідники виявили, що різноманітність кишкових бактерій у перших набагато вище, ніж у контрольної групи. Особливо два види бактерій – Lactobacillus і Dorea — були набагато численніші у гризунів, які зазнали впливу невагомості. Причому чим довше тварини перебували на орбіті, тим вище у них була чисельність цих видів бактерій. Аналіз плазми крові також виявив суттєві відмінності у вмісті окремих метаболітів, пов’язаних з життєдіяльністю бактерій Lactobacillus і Dorea.
Надалі вчені планують з’ясувати, які мікроби людини дійсно допомагають підтримувати щільність кісток. Ця інформація буде корисна не тільки для космонавтів, але і може допомогти людям на Землі, які страждають від втрати кісткової маси з причин, не пов’язаних з гравітацією, а саме — для лікування таких захворювань, як остеопенія і остеопороз.