Vliv mikrogravitace a jeho podobnost se stárnutím: Nová zjištění z výzkumu
Výzkumná obec se již několik let zabývá diskuzí o tom, zda expozice mikrogravitaci vykazuje v určitých ohledech podobnosti se zrychleným stárnutím. Tato premisa vedla k úvahám o potenciálním využití mikrogravitace jako modelu stárnutí pro posuzování možných přístupů k řešení stárnutí jako zdravotního stavu. Jednou z výzev pro vědeckou komunitu je nedostatek finančních prostředků a časové nároky spojené s dlouhou dobou potřebnou k projevu stárnutí u zvířat. Používání alternativních modelů, které umožňují rychlejší vyvolání poškození a dysfunkce, je rozšířené, avšak s rizikem, že tyto modely nemusí skutečně reflektovat proces stárnutí, což může vést k nepřesným závěrům.
Nová studie se zaměřila na detailnější prozkoumání těchto mechanismů, neboť vliv kosmického letu a mikrogravitace na lidskou fyziologii je značný a bylo navrženo, že může rekapitulovat klíčové rysy biologického stárnutí, přestože základní mechanismy zůstávají neúplně objasněny. Cílem výzkumníků bylo definovat změny imunitních buněk spojené jak s přirozeným stárnutím, tak se simulovanou mikrogravitací. K tomu využili celogenomové transkriptomické profilování. S využitím longitudinálního charakteru projektu Stanford 1,000 Immunomes Project porovnávali periferní mononukleární buňky (PBMCs) vystavené simulovanému prostředí mikrogravitace v bioreaktoru s rotující stěnou s odpovídajícími vzorky, které byly od stejných jedinců odebrány s časovým odstupem až devíti let.
V rámci studie byly kvantifikovány změny napříč různými aspekty stárnutí, včetně charakteristických znaků stárnutí, molekulárních drah, genových modulů, buněčné energetiky, rizika onemocnění a signatur odezvy na vakcíny. Bylo zjištěno, že transkripční změny vyvolané mikrogravitací úzce korelovaly s trajektoriemi stárnutí na úrovni jednotlivých subjektů. Tyto trajektorie zahrnovaly oblasti rizika onemocnění, které ovlivňují metabolický, pohybový a oběhový systém. Dále byly pozorovány dopady na několik charakteristických znaků stárnutí, jako je vnímání živin, vnitřní kapacita, chronický zánět, proteostáza, buněčná senescence a metabolická regulace.
Nezávislé ověření pomocí profilování Single-Cell Energetic Metabolism by Profiling Translation Inhibition (SCENITH) potvrdilo tyto pozorované metabolické adaptace. Zjistilo se snížení závislosti na mitochondriích s minimální kompenzační závislostí na glukóze napříč subpopulacemi imunitních buněk. Tyto rysy vykazují výraznou paralelu s biologií stárnutí. V souladu s předchozími zjištěními longitudinální změny naznačovaly, že téměř třetina účastníků se neřídí populačními trajektoriemi, nicméně tyto odchylky lze částečně předpovědět expozicí simulované mikrogravitaci.
Tento přístup, založený na sledování změn u stejného dárce, potvrzuje simulovanou mikrogravitaci jako škálovatelnou a experimentálně zvladatelnou platformu pro modelování vybraných aspektů biologického stárnutí u lidí. Předpokládá se, že to může urychlit prioritizaci kandidátů na protiopatření pro kosmické lety i pro řešení stárnutí na Zemi.