Можем ли мы защитить мозг от космического излучения?
Готовясь вступить в новую эру космических путешествий, мы должны найти способы предотвратить риски для здоровья, связанные с космической средой. В частности, известно, что излучение дальнего космоса ухудшает когнитивные функции. Нашли ли исследователи способ устранить этот ущерб?
Это канун отправки астронавтов для исследования дальнего космоса, колонизации и терраформирования других планет и планирования космического туризма.
Но космические путешествия сопряжены со своим набором рисков для здоровья.
Одна из основных угроз исходит от космического излучения, которое может нанести вред центральной нервной системе, изменяя когнитивные функции и приводя к симптомам, сходным с симптомами болезни Альцгеймера.
В рамках своих миссий по колонизации Марса, запланированных на 2030-е годы, НАСА, а также частные компании, заинтересованные в концепциях космических путешествий, ищут эффективные способы защиты астронавтов от вредного воздействия радиации.
До сих пор исследователи сосредоточились в основном на том, как улучшить космические аппараты и защитную экипировку для космических путешественников, чтобы отразить это сильное излучение.
Однако теперь исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско под руководством Сюзанны Рози начали разработку лечения, которое могло бы компенсировать нейродегенерацию, вызванную космическими лучами.
Результаты их экспериментов, которые они проводили на моделях мышей, теперь опубликованы в журнале. Научные отчеты.
«Космическое излучение может повлиять на мозг в долгосрочной перспективе»
Предыдущее исследование, проведенное Рози и командой, показало, что после того, как мыши подверглись воздействию радиации, примерно эквивалентной тому, с которым могут столкнуться астронавты-люди во время космической миссии, их способность различать знакомые и незнакомые объекты была нарушена.
Обычно, когда мыши сталкиваются с двумя объектами - одним новым и неизвестным для них, а другим они исследовали ранее, - они потратят больше времени на ознакомление с новым объектом.
Однако животные, подвергшиеся воздействию радиации, как правило, проводили одинаковое количество времени, исследуя оба объекта, что наводило исследователей на мысль, что мыши забыли, что они уже подвергались воздействию одного из двух.
Другие симптомы, которые проявляли мыши, включали проблемы с социальным взаимодействием и чувство повышенной тревожности. Рози и его команда отмечают, что это было, вероятно, из-за воздействия сильного излучения на микроглию или нервные клетки, обнаруженные в головном и спинном мозге, которые являются частью иммунного механизма центральной нервной системы.
Когда микроглия активирована, они могут вызывать симптомы, такие как нарушение памяти, которые соответствуют симптомам нейродегенеративных расстройств.
Частично это связано с тем, что они разрушают синапсы или связи, образованные между клетками мозга, которые позволяют им передавать информацию.
«Мы начинаем получать доказательства того, что воздействие радиации из дальнего космоса может повлиять на функцию мозга в долгосрочной перспективе, но, насколько мне известно, никто не исследовал никаких возможных контрмер, которые могли бы защитить мозг астронавтов от такого уровня радиационного воздействия. ”
Сюзанна Рози
Новый комплекс обещает
В новом исследовании Рози и его коллеги сотрудничали с исследователями из Университета Лома Линда в Калифорнии, чтобы найти терапию, которая могла бы противодействовать воздействию радиации на мозг.
Они начали с аналогичного эксперимента на мышах, в котором они подверглись дозе радиации, подобной той, которая могла бы повлиять на путешественника в дальний космос.
Через неделю мышам давали либо обычную, контролируемую диету в течение 15 дней, либо диету, которая включала лечение экспериментальным соединением под названием PLX5622.
Диета PLX5622 работает за счет истощения микроглии в центральной нервной системе. В прошлых исследованиях было показано, что лечение PLX5622 защищает когнитивные функции у мышей, подвергшихся облучению черепа в качестве формы терапии рака. Рози и команда взяли курс на эти результаты.
Недавние эксперименты также дали обнадеживающие результаты. Во-первых, ученые заметили, что, хотя поначалу у них не было когнитивных нарушений, в течение 3 месяцев после первоначального облучения у контрольных мышей было нарушено распознавание новых объектов.
Однако мыши, получавшие терапию PLX5622, не продемонстрировали такого нарушения памяти.
Сравнивая мозг мышей из каждой группы, исследователи обнаружили, что у мышей из контрольной группы было много активированной микроглии и потеряно множество синапсов, в то время как у мышей из группы терапии PLX5622 выглядели здоровыми.
Почему это? Рози и его команда полагают, что, заставляя центральную нервную систему устранять активированную микроглию, на смену им пришли новые здоровые нервные клетки, что позволило мышам поддерживать нормальную когнитивную функцию.
«Это действительно убедительные доказательства: во-первых, перезагрузка микроглии мозга может защитить когнитивные функции после воздействия радиации, а во-вторых, нам необязательно проводить лечение сразу после радиационного облучения, чтобы лекарство было эффективным», - объясняет Рози.
Однако исследователи воодушевлены не только возможностями этой экспериментальной терапии для космических путешественников. Лекарства, задействующие механизмы, аналогичные PLX5622, уже проходят клинические испытания для лечения рака.
Это означает, что такие лекарства могут хорошо подойти для решения более широкого круга проблем, включая когнитивные нарушения после лечения рака.
«НАСА очень заинтересовано в поиске способов обеспечения как безопасности астронавтов, так и успеха миссии во время дальних космических путешествий», - отмечает соавтор исследования Карен Круковски.
«Но, - добавляет она, - астронавты - это небольшая группа людей, и очень интересно, что эти открытия потенциально могут помочь предотвратить многие другие формы когнитивных нарушений».
