Kas suudame aju kaitsta kosmilise kiirguse eest?
Valmistudes kosmosereiside uude ajastusse astuma, peame leidma viisid, kuidas kosmilisest keskkonnast tulenevaid terviseriske ennetada. Teadaolevat funktsiooni kahjustab eelkõige sügav kosmosekiirgus. Kas teadlased on leidnud viisi selle kahju kõrvaldamiseks?
See on astronautide süvakosmosega tutvumise, teiste planeetide koloniseerimise ja maastiku kujundamise ning kosmoseturismi kavandamise eelõhtul.
Kuid kosmosereisidega kaasnevad oma terviseriskid.
Üks peamine oht tuleneb kosmilisest kiirgusest, mis võib kahjustada kesknärvisüsteemi, muutes kognitiivseid funktsioone ja põhjustades Alzheimeri tõve sümptomitega sarnaseid sümptomeid.
Oma koloniseerimismissioonidega Marsile, mis kavandati kohe 2030. aastateks, on NASA - samuti kosmosereiside kontseptsioonidest huvitatud eraettevõtted - uurinud tõhusaid viise, kuidas kaitsta astronaude kiirguskahjustuste eest.
Siiani on teadlased keskendunud peamiselt sellele, kuidas kosmosesõidukeid ja kosmoses reisijatele mõeldud kaitseriietust täiustada, et seda tugevat kiirgust tõrjuda.
Nüüd on San Francisco California ülikooli uurijad Susanna Rosi juhtimisel aga hakanud välja töötama ravi, mis võiks korvata kosmiliste kiirte poolt käivitatud neurodegeneratsiooni.
Nende hiiremudelitega läbi viidud katsete tulemused on nüüd ajakirjas avaldatud Teaduslikud aruanded.
"Kosmiline kiirgus võib aju pikaajaliselt mõjutada"
Varasemad uuringud, mille viisid läbi Rosi ja meeskond, näitasid, et pärast seda, kui hiired olid kokku puutunud kiirguse tasemega, mis oli ligikaudu samaväärne sellega, mida inimese astronaudid võisid kosmosemissioonil kogeda, oli nende võime eristada tuttavaid ja harjumatuid objekte.
Tavaliselt veedavad hiired kahe objektiga silmitsi seistes - ühe uue ja neile tundmatu ning varem uuritud - rohkem aega uue objektiga tutvumiseks.
Kiirgusega kokku puutunud loomad kippusid aga veetma mõlema objekti uurimisel võrdselt aega, mis viitas teadlastele, et hiired olid unustanud, et nad olid juba kahega kokku puutunud.
Teised sümptomid, mida hiired esitasid, hõlmasid sotsiaalse suhtluse probleeme ja kõrgendatud ärevuse tunnet. Rosi ja meeskond märgivad, et selle põhjuseks oli tõenäoliselt mõju, mida tugev kiirgus avaldas mikrogliale või ajus ja seljaajus leiduvatele närvirakkudele, mis on osa kesknärvisüsteemi immuunsusmehhanismist.
Kui mikroglia on aktiveeritud, võivad need põhjustada sümptomeid - näiteks mälu halvenemise halvenemist -, mis on kooskõlas neurodegeneratiivsete häirete sümptomitega.
See on osaliselt tingitud asjaolust, et neid ajendatakse hävitama sünapse või ajurakkude vahel tekkinud seoseid, mis võimaldavad neil teavet edastada.
"Meil on hakanud leidma tõendeid selle kohta, et kokkupuude sügava kosmosekiirgusega võib pikemas perspektiivis mõjutada aju funktsioneerimist, kuid minu teada ei olnud keegi uurinud võimalikke vastumeetmeid, mis võiksid kaitsta astronautide aju sellise kiirgusastme eest. ”
Susanna Rosi
Uus ühend näitab lubadust
Uues uuringus tegid Rosi ja tema kolleegid koostööd California Loma Linda ülikooli teadlastega, et leida teraapia, mis võiks neutraliseerida kiirguse mõju ajule.
Nad alustasid sarnase katsega hiirtega, kus nad puutusid kokku kiirguse doosiga, mis võib mõjutada sügavas kosmoses reisijat.
Nädala pärast anti hiirtele 15 päeva jooksul kas regulaarne kontrollitud toitumine või see sisaldas ravi katseühendiga PLX5622.
Dieet PLX5622 toimib mikroglia tühjendamise kaudu kesknärvisüsteemis. Varasemate uuringute käigus oli näidatud, et ravi PLX5622 kaitseb kognitiivseid funktsioone hiirtel, kes on vähiravi vormis kokku puutunud kolju kiiritusega. Rosi ja meeskond võtsid nendest tulemustest teada.
Hiljutised katsed andsid ka julgustavaid tulemusi. Esiteks märkasid teadlased, et kuigi esialgu ei esinenud kognitiivseid häireid, esinesid kontrolldieedi hiired kolme kuu jooksul pärast esialgset kiiritamist uudsete objektide äratundmist.
Kuid hiired, kes olid saanud ravi PLX5622, ei näidanud mälu meenutamisel sellist kahjustust.
Võrreldes hiirte ajusid igast rühmast, näitasid teadlased, et kontrollgrupi omadel oli palju aktiveeritud mikroglia ja neil olid kaotanud arvukad sünapsid, samas kui PLX5622 teraapia rühma omad nägid välja terved.
Miks on see? Rosi ja meeskond usuvad, et sundides kesknärvisüsteemi aktiveeritud mikroglia likvideerima, tulid nende asemele uued terved närvirakud, mis võimaldasid hiirtel normaalset kognitiivset funktsiooni säilitada.
"See on tõeliselt tõend, esiteks, et aju mikroglia taaskäivitamine võib kaitsta kognitiivseid funktsioone pärast kiirituskiirgust ja teiseks, et me ei pea tingimata ravima kohe pärast kiirituskiirgust, et ravim oleks efektiivne," selgitab Rosi.
Kuid teadlased pole põnevil mitte ainult selle eksperimentaalse teraapia potentsiaali üle kosmosereisijatele. Ravimeid, mis kasutavad sarnaseid mehhanisme nagu PLX5622, katsetatakse vähi raviks juba kliinilistes uuringutes.
See tähendab, et sellised ravimid võivad hästi sobida laiema hulga probleemidega, sealhulgas vähiravi tõttu kognitiivsete häiretega.
"NASA on väga huvitatud leidmast viise, kuidas tagada nii kosmonautide ohutus kui ka missiooniedu kosmosesõidu ajal," märgib uuringu kaasautor Karen Krukowski
"Kuid," lisab ta, "astronaudid on väike populatsioon - on põnev, et need leiud võivad potentsiaalselt aidata ära hoida paljusid muid kognitiivsete häirete vorme."
