Международная группа ученых показала, что активность остеобластов и остеокластов — клеток, откладывающих и разрушающих костный матрикс соответственно, — повышается в условиях микрогравитации. Результаты работы представлены в журнале Scientific Reports.

Известно, что микрогравитация может оказывать долгосрочное воздействие на живые организмы. Так, пребывание на Международной космической станции (МКС) снижает минеральную плотность костной ткани (МПКТ) космонавтов, причем потеря кальция начинается уже на десятый день после запуска. Однако молекулярные механизмы, которые лежат в основе феномена, изучены недостаточно.

В новой работе ученые из Токийского технологического института, Казанского федерального университета и других учреждений провели анализ активности клеток костной ткани in vivo в режиме реального времени. Авторы дистанционно изучали изменения остеобластов и остеокластов, помеченных флуоресцентными белками GFP и DsRed, на примере четырех линий личинок японской оризии (Oryzias latipes).

Помимо измерения активности клеток ученые также оценивали изменения экспрессии генов, связанных с последними, путем транскриптомного анализа. Результаты показали, что активность факторов транскрипции остерикса и остеокальцина увеличивалась (в глоточных костях) уже на первый день после вывода организмов на орбиту и продолжалась восемь и пять дней соответственно.

Изменение активности остерикса (фактор транскрипции остеокластов) на Земле и на МКС. / © Masahiro Chatani et al., Scientific Reports, 2017

Активность остеокластов и остеобластов также повышалась на первый день после запуска и достигала пика на четвертый и шестой дни. Вместе с тем экспрессия факторов транскрипции достигала пика на второй день и снижалась к шестому дню, а экспрессия пяти генов (c-fos, jun-b, pai-1, ddit4, tsc22d3) возрастала во всем теле рыб на второй и шестой дни и в глоточных костях — на второй день.

По мнению авторов, эти данные могут использоваться в дальнейших исследованиях, цель которых — прояснить механизм снижения МПКТ. Примечательно то, что рост активности клеток, отвечающих за образование и разрушение костной ткани, начинается вскоре после запуска. Следующим шагом станет уточнение роли глюкокортикоидного рецептора на клетках при микрогравитации.