Czy możemy chronić mózg przed promieniowaniem kosmicznym?
Przygotowując się do wejścia w nową erę podróży kosmicznych, musimy znaleźć sposoby na uniknięcie zagrożeń dla zdrowia, jakie stwarza kosmiczne środowisko. W szczególności wiadomo, że promieniowanie kosmiczne upośledza funkcje poznawcze. Czy naukowcy znaleźli sposób na naprawienie tych szkód?
To w przeddzień wysyłania astronautów do eksploracji kosmosu, kolonizacji i terraformowania innych planet oraz planowania turystyki kosmicznej.
Ale podróże kosmiczne wiążą się z własnym zestawem zagrożeń dla zdrowia.
Jednym z głównych zagrożeń jest promieniowanie kosmiczne, które może uszkodzić centralny układ nerwowy, zmieniając funkcje poznawcze i prowadząc do objawów podobnych do tych występujących w chorobie Alzheimera.
NASA - a także prywatne firmy zainteresowane koncepcjami podróży kosmicznych - planując misje kolonizacyjne na Marsa już w latach trzydziestych XX wieku, szukają skutecznych sposobów ochrony astronautów przed szkodliwym promieniowaniem.
Jak dotąd naukowcy skupiali się głównie na tym, jak ulepszyć statki kosmiczne i stroje ochronne dla podróżników w kosmosie, aby odeprzeć to silne promieniowanie.
Teraz jednak badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco - kierowani przez Susannę Rosi - zaczęli opracowywać terapię, która może zrównoważyć neurodegenerację wywołaną promieniowaniem kosmicznym.
Wyniki ich eksperymentów, które przeprowadzili na modelach myszy, są obecnie publikowane w czasopiśmie Raporty naukowe.
„Promieniowanie kosmiczne może mieć długotrwały wpływ na mózg”
Wcześniejsze badania przeprowadzone przez Rosi i zespół wykazały, że po wystawieniu myszy na poziom promieniowania w przybliżeniu równoważny z tym, jaki ludzcy astronauci mogą napotkać podczas misji kosmicznej, ich zdolność rozróżniania znanych i nieznanych obiektów została osłabiona.
Zwykle, gdy myszy mają do czynienia z dwoma obiektami - jednym nowym i nieznanym dla nich oraz jednym, który wcześniej badały - spędzają więcej czasu na zapoznaniu się z nowym obiektem.
Jednak zwierzęta, które były narażone na promieniowanie, zwykle spędzały tyle samo czasu na badaniu obu obiektów, co sugerowało naukowcom, że myszy zapomniały, że zostały już wystawione na działanie jednego z dwóch.
Inne objawy, które prezentowały myszy, obejmowały problemy z interakcjami społecznymi i poczucie podwyższonego lęku. Rosi i zespół zauważają, że było to prawdopodobnie spowodowane wpływem silnego promieniowania na mikroglej lub komórki nerwowe znajdujące się w mózgu i rdzeniu kręgowym, które są częścią mechanizmu odpornościowego ośrodkowego układu nerwowego.
Kiedy mikroglej jest aktywowany, mogą powodować objawy - takie jak upośledzenie pamięci - które są zgodne z objawami zaburzeń neurodegeneracyjnych.
Wynika to częściowo z faktu, że są one zmuszone do niszczenia synaps lub połączeń utworzonych między komórkami mózgowymi, które umożliwiają im przekazywanie informacji.
„Zaczynamy mieć dowody na to, że ekspozycja na promieniowanie w przestrzeni kosmicznej może wpływać na funkcjonowanie mózgu w perspektywie długoterminowej, ale o ile wiem, nikt nie zbadał żadnych możliwych środków zaradczych, które mogłyby chronić mózgi astronautów przed takim poziomem ekspozycji na promieniowanie. ”
Susanna Rosi
Nowy związek obiecujący
W nowym badaniu Rosi i współpracownicy współpracowali z naukowcami z Loma Linda University w Kalifornii, aby znaleźć terapię, która mogłaby przeciwdziałać wpływowi promieniowania na mózg.
Zaczęli od podobnego eksperymentu na myszach, w którym wystawiono je na dawkę promieniowania podobną do tej, która może mieć wpływ na podróżnika w kosmosie.
Po tygodniu myszom podawano regularną, kontrolowaną dietę przez 15 dni lub taką, która obejmowała leczenie eksperymentalnym związkiem o nazwie PLX5622.
Dieta PLX5622 działa poprzez zubożenie mikrogleju w ośrodkowym układzie nerwowym. W poprzednich badaniach wykazano, że terapia PLX5622 chroni funkcje poznawcze u myszy narażonych na napromienianie czaszki jako formę terapii przeciwnowotworowej. Rosi i zespół wzięli przykład z tych wyników.
Niedawne eksperymenty również przyniosły zachęcające wyniki. Po pierwsze, naukowcy zauważyli, że chociaż początkowo nie wykazywali zaburzeń poznawczych, w ciągu 3 miesięcy od pierwszego napromieniowania myszy z kontrolnej diety wykazywały upośledzone rozpoznawanie nowych obiektów.
Jednak myszy, które otrzymały terapię PLX5622, nie wykazały takiego uszkodzenia pamięci.
Porównując mózgi myszy z każdej grupy, naukowcy ujawnili, że te z grupy kontrolnej miały wiele aktywowanych mikrogleju i utraciły liczne synapsy, podczas gdy te z grupy terapeutycznej PLX5622 wyglądały zdrowo.
Dlaczego to? Rosi i zespół uważają, że zmuszając centralny układ nerwowy do eliminacji aktywowanego mikrogleju, zastąpiły je nowe, zdrowe komórki nerwowe, pozwalające myszom na utrzymanie normalnych funkcji poznawczych.
„To naprawdę niezły dowód, po pierwsze, że ponowne uruchomienie mikrogleju w mózgu może chronić funkcje poznawcze po ekspozycji na promieniowanie, a po drugie, że nie musimy koniecznie leczyć bezpośrednio po ekspozycji na promieniowanie, aby lek był skuteczny” - wyjaśnia Rosi.
Jednak naukowcy są podekscytowani nie tylko potencjałem tej eksperymentalnej terapii dla podróżników kosmicznych. Leki wykorzystujące podobne mechanizmy jak PLX5622 są już testowane w badaniach klinicznych w leczeniu raka.
Oznacza to, że takie leki mogą dobrze nadawać się do rozwiązywania szerszego zakresu problemów, w tym upośledzenia funkcji poznawczych w następstwie leczenia raka.
„NASA jest bardzo zainteresowana znalezieniem sposobów zapewnienia zarówno bezpieczeństwa astronautom, jak i sukcesu misji podczas głębokich podróży kosmicznych” - zauważa współautorka badania Karen Krukowski
„Ale”, dodaje, „astronauci to niewielka populacja - to ekscytujące, że te odkrycia mogą potencjalnie pomóc w zapobieganiu wielu innym formom upośledzenia funkcji poznawczych”.
