Forståelse af astronauts muskelsvind på molekylært niveau

Forskere fra University of Tsukuba har sendt mus ud i rummet for at udforske virkningerne af rumflyvning og reduceret tyngdekraft på muskelatrofi, eller spilder, på molekylært niveau.

Tyngdekraften er en konstant kraft på Jorden, som alle levende væsner har udviklet sig til at stole på og tilpasse sig til. Rumudforskning har medført mange videnskabelige og teknologiske fremskridt, men bemandede rumflyvninger koster astronauter, herunder reduceret skeletmuskelmasse og styrke.

Konventionelle undersøgelser, der undersøger virkningerne af nedsat tyngdekraft på muskelmasse og funktion, har brugt en jordkontrolgruppe, der ikke er direkte sammenlignelig med rumeksperimentgruppen. Forskere fra University of Tsukuba satte sig for at udforske virkningerne af tyngdekraften hos mus udsat for de samme boligforhold, inklusive dem, der opleves under opsendelse og landing. "Hos mennesker, rumflyvning forårsager muskelatrofi og kan føre til alvorlige medicinske problemer efter tilbagevenden til Jorden, " siger seniorforfatter professor Satoru Takahashi. "Denne undersøgelse blev designet ud fra det kritiske behov for at forstå de molekylære mekanismer, hvorigennem muskelatrofi opstår under forhold med mikrotyngdekraft og kunstig tyngdekraft."

To grupper af mus (seks pr. gruppe) blev anbragt ombord på den internationale rumstation i 35 dage. Den ene gruppe blev udsat for kunstig tyngdekraft (1 g) og den anden for mikrogravitation. Alle mus var i live, da de vendte tilbage til Jorden, og holdet sammenlignede virkningerne af de forskellige miljøer ombord på skeletmuskulaturen.

"For at forstå, hvad der skete inde i musklerne og cellerne på molekylært niveau, vi undersøgte muskelfibrene. Vores resultater viser, at kunstig tyngdekraft forhindrer ændringerne observeret i mus udsat for mikrotyngdekraft, herunder muskelatrofi og ændringer i genekspression, " forklarede Prof. Takahashi. Transkriptionel analyse af genekspression afslørede, at kunstig tyngdekraft forhindrede ændret ekspression af atrofirelaterede gener og identificerede nye kandidatgener forbundet med atrofi. Specifikt, et gen kaldet Cacng1 blev identificeret som muligvis at have en funktionel rolle i myotubeatrofi.

Dette arbejde understøtter brugen af ​​rumflyvningsdatasæt ved hjælp af 1 g kunstig tyngdekraft til at undersøge virkningerne af rumflyvning i muskler. Disse undersøgelser vil sandsynligvis hjælpe vores forståelse af mekanismerne bag muskelatrofi og kan i sidste ende påvirke behandlingen af ​​relaterede sygdomme.