سفر به فضا فشار زیادی به بدن پستانداران وارد میکند. در شرایط بیوزنی، مایعات بدن به شکل غیرعادی جابهجا میشوند، تجهیزات محافظ سنگین میتوانند به بدن آسیب برسانند و از آنجا که عضلات و استخوانها دیگر مجبور به مقابله دائمی با نیروی گرانش نیستند، این بافتها بهسرعت تحلیل میروند.
به گزارش انتخاب و به نقل از sciencealert ؛ بیشتر این تغییرات پس از بازگشت فضانوردان به زمین بهتدریج بهبود پیدا میکنند، اما یکی از پیامدهای احتمالی سفرهای فضایی نگرانی بیشتری ایجاد کرده است: آسیب به غضروف زانو.
مطالعهای جدید نشان میدهد موشهایی که به ایستگاه فضایی بینالمللی فرستاده شدند، دچار تخریب غضروفی شدند که از استخوانها در مفاصل تحملکننده وزن، مانند زانو، محافظت میکند. از آنجا که غضروف مفصلی توانایی بسیار محدودی برای ترمیم خود دارد، این یافته میتواند برای مأموریتهای فضایی طولانیمدت اهمیت زیادی داشته باشد.
در همین حال، پژوهشگران موفق شدهاند راهکاری امیدوارکننده برای کاهش این آسیب پیدا کنند. موشهایی که پیش از قرار گرفتن در شرایط شبیهسازیشده سفر فضایی و در طول آن، ترکیب گیاهی کامفرول (Kaempferol) دریافت کرده بودند، نسبت به موشهای درماننشده، آسیب غضروفی بسیار کمتری نشان دادند.
پروتئینی که به غضروف زانو آسیب میرساند
این مطالعه همچنین مسیر مولکولی مهمی را شناسایی کرد که در ایجاد این آسیب نقش دارد. به گفته پژوهشگران، پروتئینی به نام NOX4 باعث اختلال در عملکرد میتوکندریها، یعنی نیروگاههای تولید انرژی سلولهای غضروف، میشود. این اختلال در نهایت به تخریب غضروف منجر میشود.
این کشف تنها برای فضانوردان اهمیت ندارد؛ زیرا همین مسیر زیستی در آرتروز زانو (استئوآرتریت) نیز نقش دارد؛ بیماری شایعی که در آن غضروف مفصل بهتدریج فرسوده میشود.
چرا دانشمندان این موضوع را بررسی کردند؟
اثر سفر فضایی بر غضروف انسان هنوز بهخوبی شناخته نشده و برخلاف استخوان و عضله، سلامت غضروف معمولاً در فضانوردان بهطور منظم پایش یا محافظت نمیشود.
مروری بر پژوهشهای منتشرشده در سال ۲۰۲۲ نشان داده بود که در بدن فضانوردان، میزان نشانگرهای زیستی مرتبط با تجزیه غضروف افزایش مییابد. در کنار نتایج مطالعات حیوانی، این موضوع نگرانیهایی را درباره افزایش خطر آرتروز زانو در مأموریتهای فضایی طولانی، مانند سفر به مریخ، ایجاد کرده است.
به همین دلیل، گروهی از پژوهشگران دانشگاه پیتسبورگ تصمیم گرفتند بررسی کنند که شرایط سفر فضایی چگونه به غضروف آسیب میزند و آیا میتوان از این آسیب پیشگیری کرد.
شبیهسازی سفر فضایی روی موشها
از آنجا که انجام چنین آزمایشهایی روی انسان از نظر اخلاقی امکانپذیر نیست، محققان از موشها استفاده کردند.
ابتدا موشهایی که ۶۰ روز در ایستگاه فضایی بینالمللی زندگی کرده بودند با موشهایی که روی زمین و در شرایط مشابه نگهداری شده بودند، مقایسه شدند.
سپس گروه دیگری از موشها در شرایطی قرار گرفتند که سفر فضایی را روی زمین شبیهسازی میکرد؛ به این صورت که پاهای عقبی آنها برای تقلید از بیوزنی از سطح زمین بالا نگه داشته شد و همزمان در معرض تابشهایی مشابه پرتوهای کیهانی قرار گرفتند.
نتیجه در هر دو گروه یکسان بود: چه موشهای حاضر در ایستگاه فضایی و چه موشهای قرارگرفته در شرایط شبیهسازیشده، همگی علائم تخریب غضروف زانو را نشان دادند.
بیوزنی چگونه به غضروف آسیب میزند؟
برای یافتن علت این آسیب، پژوهشگران با استفاده از سلولهای بنیادی، نمونههایی از غضروف انسان را در آزمایشگاه تولید کردند و آنها را در دستگاهی قرار دادند که شرایط بیوزنی را شبیهسازی میکرد.
نتایج نشان داد که بیوزنی فشار شدیدی به سلولهای غضروف وارد میکند. در این شرایط:
* میزان مولکولهای التهابی افزایش یافت.
* تولید مولکولهای مخرب موسوم به گونههای فعال اکسیژن بیشتر شد.
* سلولها نشانههای پیری زودرس را نشان دادند.
* عملکرد میتوکندریها و تولید انرژی سلولی کاهش یافت.
در نهایت مشخص شد که پروتئین NOX4 عامل اصلی آغاز این زنجیره آسیب است.
یک ترکیب طبیعی امیدوارکننده
در مرحله بعد، پژوهشگران از کامفرول استفاده کردند؛ فلاونولی طبیعی که در بسیاری از مواد غذایی مانند اسفناج، سبزیهای برگسبز تیره، چای، لوبیا، انواع توتها و دیگر میوهها و سبزیجات یافت میشود.
این ترکیب میتواند به پروتئین NOX4 متصل شود و فعالیت آن را کاهش دهد.
پژوهشهای قبلی نیز نشان داده بودند که کامفرول استرس اکسیداتیو و آسیب میتوکندری را کاهش میدهد و حتی در موشهای صحرایی روند پیشرفت آرتروز زانو را کند میکند.
نتایج امیدوارکننده، اما هنوز اولیه
موشهایی که در شرایط شبیهسازیشده سفر فضایی، کامفرول خوراکی دریافت کردند:
* تخریب غضروف کمتری داشتند.
* میتوکندریهای سالمتری حفظ کردند.
* التهاب کمتری نشان دادند.
* میزان مولکولهای مخرب اکسیژن در بدنشان پایینتر بود.
البته این ترکیب نتوانست بهطور کامل از آسیب جلوگیری کند، اما شدت تخریب غضروف را به شکل قابلتوجهی کاهش داد.
با این حال، پژوهشگران تأکید میکنند که این مطالعه هنوز در مراحل ابتدایی است. آزمایشها روی موشها انجام شدهاند و اثر محافظتی کامفرول تنها در شرایط شبیهسازیشده روی زمین بررسی شده، نه در یک مأموریت واقعی فضایی.
همچنین در این پژوهش از مکمل خالص کامفرول با دوز مشخص استفاده شده است؛ بنابراین نمیتوان نتیجه گرفت که صرفاً مصرف غذاهای سرشار از کامفرول، مانند اسفناج، از آسیب غضروف زانو در سفرهای فضایی یا حتی آرتروز پیشگیری میکند.
با وجود این محدودیتها، این پژوهش مسیر تازهای را پیش روی دانشمندان قرار داده است. شناسایی نقش پروتئین NOX4 و اختلال میتوکندری در تخریب غضروف، نهتنها میتواند به محافظت از فضانوردان در مأموریتهای طولانی کمک کند، بلکه شاید در آینده به توسعه درمانهای مؤثرتر برای آرتروز زانو نیز منجر شود؛ بیماریای که صدها میلیون نفر در سراسر جهان با آن زندگی میکنند.
