Саркопения, которая представляет собой прогрессирующее и обширное снижение мышечной массы и силы, часто встречается со старением и, по оценкам специалистов, поражает до 50% людей в возрасте 80 лет и старше. Она может привести к инвалидности и травмам при падениях, и связана с более низким качеством жизни и повышенной смертностью. Кроме изменения образа жизни, в настоящее время не существует клинического лечения саркопении.

Космический полет с сопутствующим отсутствием гравитации и ограниченной нагрузкой на мышцы вызывает мышечную слабость в течение короткого периода времени, что является характерным признаком саркопении. Изучая эти явления в космосе исследователи обеспечивают покадровое представление о возрастных изменениях в мышцах, связанных с атрофией, которая обычно развивается у пациентов на Земле десятилетиями.

Чтобы понять изменения мышц в условиях микрогравитации, Шивон Малани, Маддалена Парафати и их команда из Университета Флориды, США, сконструировали микроткани скелетных мышц из донорских биопсий и запустили их на Международную космическую станцию (МКС) на борту SpaceX CRS-25. Выводы ученых были опубликованы в журнале «Stem Cell Reports» (ежемесячный рецензируемый журнал открытого доступа, освещающий исследования стволовых клеток).

Микроткани были взяты как у молодых, активных доноров, так и у пожилых доноров, ведущих сидячий образ жизни, и культивировались в автоматизированной мини-лаборатории. Помимо регулярного кормления и мониторинга культур, физические упражнения имитировались с помощью электрической стимуляции. На Земле сила сокращения микротканей у молодых, активных людей была почти в два раза выше, чем у более старых, малоподвижных людей. После всего лишь двух недель пребывания в космосе мышечная сила в молодых тканях пошла на спад и теперь была более сопоставима с прочностью старых тканей. Аналогичная тенденция наблюдалась и в отношении содержания мышечного белка, которое было выше в молодых микротканях на Земле по сравнению со старыми микротканями, но снижалось в условиях микрогравитации до уровней, измеренных в старых тканях. Кроме того, космический полет изменил экспрессию генов, особенно в более молодых микротканях, и нарушил клеточные процессы, связанные с нормальной функцией мышц. Интересно, что электрическая стимуляция может в некоторой степени смягчить эти изменения в экспрессии генов.

«Используя электрические импульсы для запуска мышечных сокращений в реальном времени в космосе, мы можем моделировать упражнения и наблюдать, как они помогают защититься от быстрого ослабления мышц в условиях микрогравитации. Этот технологический прогресс дает представление о том, как мы можем сохранить здоровье мышц во время длительных космических миссий и, в конечном итоге, как бороться с возрастной потерей мышечной массы здесь, на Земле»,- говорит Шивон Малани, одна из ведущих исследователей.

Это исследование показывает, что связанное с саркопенией снижение мышечной массы может быть смоделировано в течение относительно короткого периода времени в космосе, и прокладывает путь к последующим исследованиям причин и потенциальных методов лечения саркопении, вызванной старением или космическими путешествиями.