Эксперименты по изучению воздействия гравитации на костные клетки отправили на МКС
AstroNews.ru - 09 Ноября 2022 12:53:13
Несколько экспериментов по изучению плотности костной ткани были запущены на МКС с помощью грузовой капсулы Northrop Grumman. Эксперименты были разработаны инженерами Мичиганского университета.
Адъюнкт-профессор Аллен Лью и члены его исследовательской группы подробно рассказали о том, как эксперименты в космосе могут помочь в изучении остеопороза.
Это заболевание поражает сотни миллионов людей по всему миру. Остеопороз приводит к тому, что кости с возрастом становятся слабыми и ломкими, из-за чего переломы могут возникнуть даже при незначительных нагрузках. Микрогравитация также может вызвать физиологические изменения в костях. Она является уникальной исследовательской средой, где нет типичных механических напряжений, связанных с гравитацией.
Жесткость клетки может рассказать о ее биологическом возрасте, предсказывая, как со временем может ухудшиться ее функциональность или восприимчивость к хроническим заболеваниям. Исследователи проверяют теорию о том, что, когда клетки не находятся под влиянием силы тяжести, снижение жесткости делает их восприимчивыми к тому же типу изменений, которые мы наблюдаем при остеопорозе. Ученые считают, что можно предотвратить эти последствия для здоровья, механически сжимая клетки таким образом, чтобы имитировать гравитацию.
Исследователи полагают, что отсутствие гравитации вызывает размягчение клеток, которое может быть причиной потери костной массы, наблюдаемой у астронавтов после длительного пребывания на МКС. Астронавты выполняют упражнения на сопротивление на борту, чтобы создать эффект сжатия, который отсутствует без гравитации.
Чтобы проверить жесткость клеток в условиях МКС, ученые используют автоматизированное микрофлюидное устройство, которое с помощью жидкости захватывает отдельные клетки и медленно повышает давление на каждую клетку, вызывая деформацию. Флуоресцентные маркеры позволяют видеть ее форму при каждом уровне давления. Устройство интегрировано в систему, которая делает снимки и видеозаписи, позволяющие собирать данные для измерения жесткости клетки.
Если гипотеза подтвердится, то результаты эксперимента позволят лучше понять, как изменения физических сил, таких как гравитация, влияют на механические характеристики костных клеток и формирование кости.
Во втором эксперименте ученые исследуют, как микрогравитация влияет на активность остеобластов – клеток, которые создают новую костную ткань. Помещая сферические скопления остеобластов в невесомость и применяя сжатие, ученые хотят выяснить, способствует ли это развитию и поддержанию костных клеток и предотвращению потери костной массы.
Первый эксперимент будет проводиться на МКС, а образцы второго эксперимента будут возвращены на Землю в январе для анализа. Результаты исследования должны пролить свет на то, могут ли компрессионные одежда и скафандры предотвратить потерю костной массы у астронавтов, подвергающихся воздействию микрогравитации. Такого рода технологии могли бы помочь защитить экипажи, путешествующие на МКС, а также в другие пункты назначения.
В дополнение к вкладу в исследование остеопороза, исследователи ожидают, что их результаты будут также полезны в лечении других возрастных заболеваний и рака. Клеточная механика и архитектура, которые имеют фундаментальное значение для этого исследования, также важны в этих областях.