Готово ли человеческое сердце к полету на Марс? Ключ к спасению спрятан в мышах-космонавтах
Что общего у будущего колониста Марса и лабораторной мыши? Уязвимое сердце, которое может не выдержать космической радиации. Наши учёные провели жёсткий эксперимент, чтобы найти способ его защитить. И тут уже без генной инженерии и допинга не обошлось.
Пока Илон Маск рисует планы колонизации Марса (в 2026 полетим, ага), а Роскосмос проектирует новую орбитальную станцию (РОС), в лабораториях МГУ идут эксперименты, от которых напрямую зависит здоровье будущих межпланетных колонистов.
Ведь космос — то ещё местечко, негостеприимное и опасное. Микрогравитация и радиация бьёт по всем системам организма, от костей до мозга. Вот и сердечно-сосудистая система тоже находится под ударом.
Как именно она реагирует на долгое пребывание там, наверху? Что ломается в первую очередь? А главное — как это починить или, ещё лучше, предотвратить? Люди-космонавты — слишком ценный ресурс, чтобы ставить на них рискованные эксперименты.
Поэтому первыми в бой, как обычно, идут животные.
Мыши-космонавты
Казалось бы, что нового можно узнать? Космонавты же летают. Но человек на МКС — это постоянные тренировки, сбалансированное питание и строгий медицинский контроль. А нас интересует чистое воздействие — как есть.
Для этого подопытных грызунов отправили в космос не на обычной ракете, а на специальном научном аппарате «Бион-М» №2. Тридцать дней мыши кружили над Землёй, а учёные на Земле ждали их возвращения.
Но главное тут — не длительность. «Бион» летал по полярной орбите (то есть маршрут пролегал через полюса нашей планеты). Такая орбита хуже защищена магнитным полем Земли, а значит, уровень радиации там значительно выше. Условия на ней куда больше напоминают дальний космос, например, полёт к Марсу.
То есть это можно назвать такой-то генеральной репетицией. Во-первых, учёные проверяли, насколько безопасно будет находиться на такой орбите экипажу будущей Российской орбитальной станции. А во-вторых, собирали данные для подготовки к тем самым межпланетным миссиям.
«Важная задача проводимого эксперимента – проверить безопасность пребывания на полярной орбите, на которой летал «Бион-М» №2 и будет летать Российская орбитальная станция, для организма млекопитающих. Кроме этого, в проекте затронут широкий круг научных задач, связанных с деятельностью человека в космосе, так как полярная орбита по своим свойствам приближена к межпланетным пространствам»
Александр Андреев-Андриевский, старший научный сотрудник кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ
Чтобы докопаться до сути, в космос отправили не просто рандомных мышей, а несколько разных групп.
Первая группа — обычные мыши («дикий тип»). Это были совершенно нормальные мыши (линия C57BL/6, если кому-то интересно). Контрольная группа, эталон, с которым потом всех будут сравнивать.
Вторые — слабые мыши (нокаутные по гену Nrf2). У этих отключили ген Nrf2 — своего рода мастер-регулятор, который отвечает за защиту клеток от стресса, восстановление ДНК и борьбу с радиацией. Сделали это намеренно, чтобы посмотреть, что будет с организмом, если его лишить важнейшей части естественной защиты. Жестоко? Возможно. Но именно это позволяет понять, насколько критична эта система в условиях космоса.
Ну и третьи — усиленные мыши (с препаратом «Омеваксолон»). Этих мышей, наоборот, прокачали. Вместе с кормом они получали препарат, который принудительно активирует защитный механизм Nrf2, делая организм более устойчивым к радиации и всякому. Это проверка гипотезы: можно ли с помощью таблетки защитить сердце в космосе.
Самое крутое здесь ещё то, что мышей не просто вскрыли после полёта (увы, так оно и работает). Исследователям впервые удалось записать сердечный ритм грызунов в режиме реального времени на всех этапах — от тряски во время взлёта до перегрузок при посадке. Крошечные датчики на мышах передавали данные о каждом ударе сердца, пока те летали в невесомости.
Но самое интересное началось, когда биоспутник вернулся на Землю.
Полевой госпиталь
Биологический материал — штука капризная. Особенно когда речь идёт о функциональных изменениях в органах. Нельзя просто положить его в холодильник и изучить через неделю.
Поэтому учёные развернули прямо в ИМБП РАН временный научный лагерь (на ближайшие два месяца). Круглосуточные эксперименты, новейшее оборудование — всё для того, чтобы изучить мышей «с пылу с жару», пока эффекты космического полёта не успели исчезнуть.
Например то, как изменился тонус сосудов. Учёные детально проверяют артерии и вены в разных частях тела: в мозге, в лапах, в тканях головы. Особое внимание уделяется печени, потому что из-за сдвигов в обмене веществ в космосе есть риск развития опасного состояния — портальной гипертензии (это когда в венах печени сильно повышается давление).
А ещё учёные под руководством профессора Владислава Кузьмина заглядывают вглубь сердца. Они впервые исследуют биоэлектрическую активность так называемого водителя ритма (синусового узла) — это та область, где зарождается каждый удар сердца.
Рядом с ним заодно изучают и лёгочные вены. Зачем? Дело в том, что именно эти ткани часто становятся источником аритмий — опасных сбоев сердечного ритма. Понять, как космос влияет на них, — значит найти ключ к профилактике сердечных сбоев у космонавтов.
К чему всё это?
Вся эта мышиная эпопея, конечно, не простое научное любопытство.
Сравнивая состояние трёх групп мышей, учёные смогут точно сказать, какие именно механизмы ломаются под действием радиации и невесомости, насколько важную роль в адаптации к космосу играет ген Nrf2. При этом они не просто констатируют ущерб, а ищут рецепт защиты.
Если окажется, что усиленные мыши перенесли полёт лучше, это откроет путь к созданию препаратов, которые будут защищать сердца космонавтов в долгих полётах к Луне, Марсу и дальше.
Работа ещё далеко не закончена. Впереди — детальный анализ данных на разных сроках после полёта и сложнейшие молекулярно-биологические исследования, включая полное РНК-секвенирование. Это позволит заглянуть уже не просто в клетки, а в работу самих генов.
Вот и получается: маленький полёт для скромной мыши — и гигантский прыжок для всего человечества. Они — ключ к тому, чтобы космос из враждебной среды превратился в пространство, где человек сможет жить и работать, не рискуя своим здоровьем.
Своим здоровьем они прокладывают нам дорогу в тот самый прекрасный и одновременно опасный космос, о котором мы так долго мечтали.
Такие дела.