Генно-модифицированные «могучие мыши» сохранили мышечную массу в космосе

Микрогравитация довольно губительна для нас, жителей земли: на тела больше не действует сила тяжести, мышечная масса и плотность костей снижается.

Даже при двухчасовых упражнениях в день астронавтам могут потребоваться месяцы, чтобы восстановить плотность мышц после шестимесячного пребывания на Международной Космической Станции. Для восстановления плотности костей могут потребоваться годы.

Таким образом, влияние микрогравитации на тела астронавтов во время более длительных миссий — скажем, трехлетнего полета к Марсу — вызывает большую озабоченность. Теперь похоже, что генно — модифицированные мыши могут приблизить нас к решению этой проблемы.

Так называемые «могучие мыши» провели 33 дня на борту МКС и сохранили плотность мышц и костей, нежели контрольные мыши, которым не вносили генные изменения.

«Результаты, — написали исследователи в своей статье, — имеют значение для терапевтических стратегий по борьбе с сопутствующей потерей мышц и костей, происходящей у людей, страдающих атрофией на Земле, а также у космонавтов в космосе, особенно во время длительных миссий».

Целью исследования был белок под названием миостатин, который играет важную роль в регулировании роста мышц. Мутации в гене миостатина могут вызывать то, что называется гипертрофией мышц, что приводит к мега-мускулатуре.

Чтобы создать своих могучих мышей, молекулярный генетик Се-Джин Ли из лаборатории Джексона и эндокринолог Эмили Жермен-Ли из Университета Коннектикута удалили у них ген миостатина. Ранее было обнаружено, что это увеличивает массу и силу скелетных мышц, а также подавляет рост жировой ткани (жира).

Но Ли и Жермен-Ли хотели посмотреть, что случится с могучими мышами в условиях микрогравитации. Так, в декабре прошлого года на МКС отправили 40 мышей-самок.

Мыши были разделены на пять групп по восемь в каждой. Три группы были обычными мышами дикого типа — они служили контролем для эксперимента.

Четвертая группа — мыши дикого типа, которым вводили ACVR2B/Fc, белок, который ингибирует передачу сигналов миостатина и активина А и, следовательно, может индуцировать рост мышц. Пятая и последняя группа — это могучие мыши, созданные с помощью генной инженерии.

В то время как мыши находились на борту МКС, аналогичные группы содержались здесь, на земле, в тех же условиях окружающей среды, что и на космичесой станции: все было так же, за исключением микрогравитации.

Обычные дикие мыши в космосе дали ожидаемые результаты — за 33-дневный срок они потеряли от 8 до 18 процентов своей мышечной массы и от 8 до 11 процентов минеральной плотности костей.

Напротив, могучие мыши, у которых начальная мышечная масса была примерно вдвое выше, чем у диких мышей, совсем не потеряли мышечную массу. Как писали исследователи в своей статье, «эти данные показывают, что усиленная мускулатура из-за потери миостатина в значительной степени (если не полностью) сохраняется после воздействия микрогравитации».

Результаты становятся еще более интересными с мышами ACVR2B/Fc. За 22 дня на борту МКС мышечная масса этих мышей увеличилась на 27 процентов, а уровень жира в организме снизился. Между тем, мышечная масса мышей ACVR2B/Fc на Земле увеличилась только на 18 процентов.

Минеральная плотность костной ткани у мышей ACVR2B/Fc на борту МКС также увеличилась, хотя и немного меньше, чем у мышей ACVR2B/Fc на Земле, в отличие от мышечной массы. А по возвращении на Землю мыши ACVR2B/Fc выздоравливали быстрее, чем обычные мыши, которые продолжали терять плотность костной ткани в течение некоторого времени даже после возвращения в земную гравитацию.

«Следовательно, — писали исследователи, — блокада передачи сигналов миостатина / активина А путем введения рецептора-приманки ACVR2B/Fc может значительно увеличить костную массу даже в условиях микрогравитации и, кроме того, может защитить от потери костной массы, вызванной микрогравитацией».

Однако, ученые очень далеки от испытаний на людях. И отключение гена миостатина тоже не безвредно — предыдущие исследования показали, что сухожилия у таких мышей, как правило, ломкие и слабые, а их общая выносливость снижается.

Но «могучие мыши» показывают, что существует потенциальный путь смягчения последствий долгосрочных космических путешествий. И это может даже помочь разработать новые методы лечения таких заболеваний, как остеопороз, постепенная деградация костной ткани и мышечная атрофия позвоночника здесь, на Земле.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источники: Фото: Обычная мышь (слева) и могучая мышь. (Se-Jin Lee, PLOS One, 2007)