Můžeme chránit mozek před kosmickým zářením?
Když se připravujeme na vstup do nové éry vesmírného cestování, musíme najít způsoby, jak odvrátit zdravotní rizika představovaná kosmickým prostředím. Je známo, že zejména záření hlubokého vesmíru zhoršuje kognitivní funkce. Našli vědci způsob, jak tuto škodu napravit?
Toto je předvečer vyslání astronautů prozkoumat hluboký vesmír, kolonizovat a terraformovat jiné planety a plánovat vesmírnou turistiku.
Cestování vesmírem však přichází s vlastní sadou zdravotních rizik.
Jednou z hlavních hrozeb je kosmické záření, které může poškodit centrální nervový systém, změnit kognitivní funkce a vést k podobným příznakům jako u Alzheimerovy choroby.
Vzhledem k tomu, že jejich kolonizační mise na Mars jsou plánovány na 30. léta 20. století, NASA - stejně jako soukromé společnosti, které se zajímají o koncepty vesmírného cestování - hledají účinné způsoby ochrany astronautů před újmami záření.
Vědci se zatím soustředili hlavně na to, jak vylepšit kosmická plavidla a ochranné oblečení pro cestující do vesmíru, aby odrazili toto silné záření.
Nyní však vyšetřovatelé z Kalifornské univerzity v San Francisku - vedeni Susannou Rosi - začali vyvíjet léčbu, která by mohla kompenzovat neurodegeneraci vyvolanou kosmickými paprsky.
Výsledky jejich experimentů, které provedly na modelech myší, jsou nyní publikovány v časopise Vědecké zprávy.
„Kosmické záření může dlouhodobě ovlivňovat mozek“
Předchozí výzkum provedený Rosi a týmem zjistil, že poté, co byly myši vystaveny úrovni záření zhruba ekvivalentní tomu, s čím se mohou setkat lidští astronauti během mise ve vesmíru, byla narušena jejich schopnost rozlišovat mezi známými a neznámými objekty.
Obvykle, když myši čelí dvěma objektům - jednomu novému a neznámému a druhému, který dříve prozkoumali - stráví více času seznamováním se s novým objektem.
Zvířata, která byla vystavena záření, však měla tendenci trávit stejnou dobu zkoumáním obou objektů, což vědcům naznačovalo, že myši zapomněly, že již byly vystaveny jednomu ze dvou.
Mezi další příznaky, které myši představovaly, patřily problémy se sociálními interakcemi a pocit zvýšené úzkosti. Rosi a tým poznamenávají, že to bylo pravděpodobně kvůli účinku silného záření na mikroglie nebo nervové buňky nalezené v mozku a míše, které jsou součástí imunitního mechanismu centrálního nervového systému.
Když jsou mikroglie aktivovány, mohou způsobit příznaky - například zhoršení paměti -, které jsou konzistentní s příznaky neurodegenerativních poruch.
To je částečně způsobeno skutečností, že jsou vedeni ke zničení synapsí nebo spojů vytvořených mezi mozkovými buňkami, které jim umožňují předávat informace.
"Začínáme mít důkazy o tom, že vystavení radiaci v hlubokém vesmíru může dlouhodobě ovlivnit funkci mozku, ale pokud vím, nikdo neprozkoumal žádná možná protiopatření, která by mohla chránit mozky astronautů proti této úrovni radiační expozice." “
Susanna Rosi
Nová sloučenina ukazuje slib
V nové studii Rosi a kolegové spolupracovali s vědci z Loma Linda University v Kalifornii při hledání terapie, která by mohla působit proti účinkům záření na mozek.
Začali podobným experimentem na myších, při kterém byli vystaveni dávce záření podobné té, která by mohla ovlivnit cestujícího v hlubokém vesmíru.
Po týdnu dostaly myši buď pravidelnou, kontrolovanou stravu po dobu 15 dnů, nebo myš, která zahrnovala léčbu experimentální sloučeninou zvanou PLX5622.
Dieta PLX5622 funguje tak, že vyčerpává mikroglie v centrálním nervovém systému. V minulém výzkumu bylo prokázáno, že léčba PLX5622 chrání kognitivní funkce u myší vystavených lebečnímu ozáření jako forma léčby rakoviny. Rosi a tým se rozhodli z těchto výsledků.
Nedávné experimenty také přinesly povzbudivé výsledky. Nejprve si vědci všimli, že i když zpočátku nevykazovali žádné kognitivní poruchy, do 3 měsíců od počátečního ozáření kontrolní kontrolní myši vykazovaly zhoršené rozpoznávání nových předmětů.
Myši, které dostaly terapii PLX5622, však nevykazovaly žádné takové poškození paměti.
Při srovnávání mozků myší z každé skupiny vědci odhalili, že ti z kontrolní skupiny měli mnoho aktivovaných mikroglií a ztratili mnoho synapsí, zatímco ti z terapeutické skupiny PLX5622 vypadali zdravě.
Proč je to? Rosi a tým věří, že vynucením centrálního nervového systému eliminovat aktivované mikroglie byly nahrazeny novými zdravými nervovými buňkami, což umožnilo myším udržovat normální kognitivní funkce.
"Je to opravdu čistý důkaz, zaprvé, že restartování mikroglie v mozku může chránit kognitivní funkce po ozáření, a zadruhé, abychom nemuseli nutně léčit bezprostředně po ozáření, aby byla droga účinná," vysvětluje Rosi.
Vědci však nejsou nadšeni pouze potenciálem této experimentální terapie pro cestující vesmírem. Drogy využívající podobné mechanismy jako PLX5622 jsou již testovány v klinických studiích pro léčbu rakoviny.
To znamená, že takové léky se mohou dobře přizpůsobit širší škále problémů, včetně kognitivních poruch po léčbě rakoviny.
"NASA má velký zájem na nalezení způsobů, jak zajistit bezpečnost astronautů i úspěch mise během cestování v hlubokém vesmíru," poznamenává spoluautorka studie Karen Krukowski
"Ale," dodává, "astronauti jsou malá populace - je vzrušující, že tato zjištění mohou potenciálně pomoci předcházet mnoha dalším formám kognitivních poruch."
