Эффекты микрогравитации: что происходит с нашими клетками и тканями в космосе? — Код НЛО | UFO code

Есть одна сила, последствия которой настолько глубоко укоренились в нашей повседневной жизни, что мы, вероятно, вообще не думаем об этом: гравитация. Гравитация - это сила, которая вызывает притяжение между массами.

Эффекты микрогравитации: что происходит с нашими клетками и тканями в космосе?

Эффекты микрогравитации: что происходит с нашими клетками и тканями в космосе?

Есть одна сила, последствия которой настолько глубоко укоренились в нашей повседневной жизни, что мы, вероятно, вообще не думаем об этом: гравитация. Гравитация - это сила, которая вызывает притяжение между массами. Поэтому, когда вы бросаете перо, он падает на землю. Но поскольку гравитационная сила пропорциональна массе объекта, только крупные объекты, такие как планеты, создают ощутимые аттракционы. Вот почему исследование гравитации традиционно фокусировалось на массивных объектах, таких как планеты.

Однако наши первые пилотируемые космические миссии полностью изменили то, как мы думали о воздействии гравитации на биологические системы. Сила тяжести не только держит нас привязанными к земле; это влияет на то, как наши тела работают на самых маленьких масштабах. Теперь, имея перспективу более длительных космических полетов, исследователи работают над тем, чтобы понять, что означает отсутствие гравитации для нашей физиологии - и как ее компенсировать.

Освобожден от захвата тяжести

Только когда путешественники путешествовали в космос, любое земное существо провело время в условиях микрогравитации.

Ученые заметили, что возвращающиеся астронавты выросли выше и значительно уменьшили костную и мышечную массу . Заинтригованные исследователи начали сравнивать образцы крови и ткани от животных и космонавтов до и после космических путешествий, чтобы оценить влияние гравитации на физиологию. Астронавты-ученые в условиях, не имеющих силы тяжести Международной космической станции, начали исследовать, как клетки растут в космосе .

Большинство экспериментов в этой области фактически проводятся на Земле, хотя, используя симулированную микрогравитацию. Вращая объекты - например, клетки - в центрифуге с быстрой скоростью, вы можете создать эти пониженные условия тяжести.

Наши клетки эволюционировали, чтобы иметь дело с силами в мире, характеризующемся гравитацией; если они внезапно освобождаются от эффектов гравитации, все начинает становиться странным.

Обнаружение сил на клеточном уровне

Наряду с силой тяжести наши клетки также подвергаются дополнительным силам, включая напряжение и напряжения сдвига, поскольку условия изменяются внутри наших тел.

Наши клетки нуждаются в способах ощущения этих сил. Одним из широко принятых механизмов является то, что называется механико-чувствительными ионными каналами. Эти каналы представляют собой поры на клеточной мембране, которые пропускают определенные заряженные молекулы в клетку или из нее в зависимости от сил, которые они обнаруживают.

Каналы в мембране клетки действуют как привратники, открывая или закрывая, чтобы входить или выходить молекулы в ответ на конкретный стимул.

Примером такого рода механорецепторов является ионный канал PIEZO, обнаруженный почти во всех клетках. Они координируют ощущение прикосновения и боли, в зависимости от их местоположения в теле. Например, щепотка на руке активирует ионный канал PIEZO в сенсорном нейроне, сообщая ему открыть ворота. В микросекундах в камеру попали ионы, такие как кальций, передавая информацию о том, что рука защемлена. Серия событий завершается снятием руки. Такое силовое восприятие может иметь решающее значение, поэтому клетки могут быстро реагировать на условия окружающей среды.

Без силы тяжести силы, действующие на механочувствительные ионные каналы, несбалансированы, вызывая аномальные движения ионов. Ионы регулируют многие клеточные действия; если они не пойдут туда, где им нужно, когда они это сделают, работа ячеек уйдет. Синтез белка и клеточный метаболизм нарушаются.

Физиология без гравитации

За последние три десятилетия исследователи тщательно поддразнили, как на отдельные виды клеток и систем организма влияет микрогравитация.

  • Мозг: с 1980-х годов ученые заметили, что отсутствие силы тяжести приводит к усилению задержек в верхней части тела и увеличению давления в мозге. Недавние исследования показывают, что повышенное давление уменьшает высвобождение нейротрансмиттеров, ключевых молекул, которые клетки мозга используют для общения. Этот вывод мотивировал исследования на общие когнитивные проблемы, такие как трудности в обучении, в возвращении астронавтов.

  • Кость и мышцы: невесомость пространства может вызвать потерю костной массы более 1 процента в месяц, даже у астронавтов, которые подвергаются строгим режимам упражнений. Теперь ученые используют достижения в геномике (изучение последовательностей ДНК) и протеомики (исследование белков), чтобы определить, как метаболизм костных клеток регулируется гравитацией. В отсутствие гравитации ученые обнаружили, что тип клеток, ответственных за формирование кости, подавляется. В то же время активируются типы клеток, ответственных за разрушение кости. Вместе это добавляет к ускоренной потере кости. Исследователи также определили некоторые из ключевых молекул, которые контролируют эти процессы.

  • Иммунитет: Космический аппарат подвергается строгой стерилизации для предотвращения передачи чужеродных организмов. Тем не менее, во время миссии Apollo 13, оппортунистический патоген заразил космонавта Фреда Хайзе. Эти бактерии Pseudomonas aeruginosa, как правило, заражают только людей с ослабленным иммунитетом. Этот эпизод вызвал больше любопытства относительно того, как иммунная система адаптируется к пространству. Сравнивая образцы крови космонавтов до и после их космических полетов, исследователи обнаружили, что отсутствие гравитации ослабляет функции Т-клеток. Эти специализированные иммунные клетки отвечают за борьбу с различными заболеваниями, от простуды до смертельного сепсиса.

Компенсация за отсутствие силы тяжести

НАСА и другие космические агентства инвестируют средства для поддержки стратегий, которые будут готовить людей к космическим путешествиям на большие расстояния. Выяснение того, как противостоять микрогравитации, является большой частью этого.

Нынешний лучший способ преодолеть отсутствие силы тяжести - увеличить нагрузку на клетки по-другому - через упражнение. Обычно астронавты проводят по меньшей мере два часа в день и поднимают вес, чтобы поддерживать здоровый объем крови и уменьшают потерю кости и мышц. К сожалению, строгие упражнения могут только замедлить ухудшение здоровья космонавтов, а не полностью предотвратить его.

Дополнения - еще один метод исследования исследователей. Благодаря крупномасштабным исследованиям геномики и протеомики ученым удалось идентифицировать специфические клеточно-химические взаимодействия, связанные с гравитацией. Теперь мы знаем, что гравитация влияет на ключевые молекулы, которые контролируют клеточные процессы, такие как рост, деление и миграция. Например, нейроны, выращенные в условиях микрогравитации на Международной космической станции, имеют меньше одного типа рецептора для нейротрансмиттера GABA, который контролирует двигательные движения и зрение. Добавление функции восстановления GABA, но точный механизм до сих пор не ясен.

НАСА также оценивает, может ли добавление пробиотиков в космическую пищу для усиления пищеварительной и иммунной систем астронавтов, может помочь предотвратить негативные последствия микрогравитации.

В первые дни космических путешествий одной из первых проблем было выяснение того, как преодолеть гравитацию, чтобы ракета могла вырваться из земли. Теперь задача состоит в том, чтобы компенсировать физиологические эффекты отсутствия гравитационной силы, особенно при длительных космических полетах.

Нравится
Не нравится
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!

Другие новости

Подводные НЛО

Как будто понимая свое превосходство, загадочный объект даже не пытался скрыться и крутился около военных

Лекарь из иного мира

Туманная фигура слегка покачнулась в дверях, и из её горящих глаз ударили в Бориса два луча света." Конец сентября 1991 года. Самое начало бабьего лета. Город Батайск Ростовской области. Семь часов вечера.

Авторизация

Поделиться ...