Un team internazionale di scienziati ha studiato i pesci che hanno visitato la ISS e ha scoperto i meccanismi cellulari che controllano la perdita ossea in assenza di gravità. Si scopre che la microgravità modifica i geni responsabili dello sviluppo delle cellule del tessuto osseo.
In effetti, non solo gli scheletri di pesce si ammalano di microgravità. La perdita di tessuto osseo è uno dei problemi più seri affrontati dagli astronauti durante e dopo i loro turni sulla ISS. Le manifestazioni della perdita assomigliano all'osteoporosi senile, sebbene gli astronauti la incontrino molto prima della vecchiaia: le ossa diventano più fragili e fragili e perdono calcio. I cambiamenti a livello cellulare sono evidenti immediatamente dopo il volo su un aereo da immersione.
Il meccanismo cellulare della perdita ossea è rimasto poco chiaro fino ad ora. È noto che l'assenza di gravità cambia molto in un organismo vivente: ad esempio, il cuore perde gradualmente la sua capacità di accelerare con un brusco cambiamento di pressione. Per questo motivo, gli astronauti che sono tornati sulla Terra svengono per i movimenti improvvisi. I cambiamenti si verificano anche a livello di espressione genica e sono stati osservati durante la raccolta di biomateriali dagli astronauti.
I contenitori dei pesci di laboratorio delle meduse arrivano alla ISS
Per scoprire cosa succede esattamente nelle cellule ossee e cartilaginee a gravità zero, gli scienziati hanno deciso di inviare medaka di pesci d'acquario giapponese (Oryzias latipes) sull'ISS, i cui meccanismi cellulari di sviluppo delle ossa e della cartilagine sono molto simili a quelli dei mammiferi. Nel 2014, pesci geneticamente modificati sono volati a bordo della stazione spaziale, nei cui corpi la maggiore attività di alcuni geni si è rivelata come un bagliore luminoso.
Si è scoperto che già il primo giorno a gravità zero, 105 geni hanno iniziato a lavorare intensamente nei pesci e altri 49, al contrario, erano molto meno attivi nello spazio rispetto ai corpi dei pesci del gruppo di controllo sulla Terra. Di questi geni, 5 sono associati allo sviluppo delle cellule scheletriche: due regolano la crescita degli osteoblasti (cellule ossee giovani) e tre - osteoclasti - cellule giganti coinvolte nella dissoluzione del tessuto osseo esistente. Tutti questi geni regolano la produzione di fattori di trascrizione coinvolti nello sviluppo di osteoblasti e osteoclasti.
Pesce Medaka
Video promozionale:
In condizioni normali, questi geni entrano in funzione in momenti diversi, ma l'assenza di gravità ha spostato i loro programmi e ha portato a gravi cambiamenti nella struttura del tessuto osseo. Gli scienziati devono ancora spiegare esattamente come ciò avvenga sia nei pesci di laboratorio che negli esseri umani.
Ancora più importanti sono le conclusioni generali tratte dagli autori dello studio: i cambiamenti nell'attività genica nel primissimo giorno di un cambiamento di gravità suggeriscono che una cellula ha un meccanismo di difesa pronto contro i salti di gravità, che si attiva quasi istantaneamente. Questo meccanismo cambia in modo significativo l'intera struttura della cromatina - la sostanza del nucleo cellulare, che consiste di DNA, RNA e proteine necessarie per il loro lavoro, sintonizzando il nucleo in base al cambiamento di gravità.
I risultati della ricerca sono pubblicati su Scientific Reports.
