Исследователи из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН изучили клеточные механизмы нейропластических изменений структуры глазодвигательных ядер мышей после космического полета в биоспутнике. Были выявлены дегенеративные изменения, которые могут быть основной причиной нистагма, вызванного микрогравитацией и реакцией на приземление. Исследование дает понимание механизма спонтанного быстрого движения глаз после космических полетов и возможную перспективу его устранения. Результаты работы опубликованы в журнале Brain Struct Funct.
У человека и других позвоночных животных в условиях космического полета происходят нарушения вестибулярных и двигательных функций, а также глазодвигательных рефлексов. Основное нарушение в функционировании этих систем во время космических полетов и после возвращения на Землю – это нарушение зрения. Расстройства, вызванные микрогравитацией, включают в себя различные виды нистагма в форме непроизвольных движений глаз, которые у космонавтов восстанавливаются через 5–8 дней после полета. Причина нистагма, по-видимому, заключается в изменении структуры и функции глазодвигательных ядер среднего мозга в условиях невесомости. Однако реакция нейронов этих ядер на длительное пребывание в невесомости остается неисследованной.
Ученые из ИТЭБ РАН методами трехмерной реконструкции и электронной микроскопии исследовали нейропластические изменения структуры мотонейронов и нейропиля глазодвигательного ядра мозга мышей после 30-дневного космического полета на биоспутнике Бион-М1 и через 7 дней после его приземления.
Результаты исследования прокомментировала старший научный сотрудник Лаборатории экспериментальной нейробиологии, кандидат биологических наук Ирина Михеева: «Мы показали, что микрогравитация вызывает дегенеративные изменения в нейронах: обнаружено уменьшение числа терминальных дендритных ветвей как после полета, так и после реадаптации к земной гравитации. У мышей после полета количество аксо-дендритных синапсов было меньше, чем в контроле, и их численность не восстановилась после реадаптации, что указывает на снижение синаптической активности. Число митохондрий (основных источников энергии в клетке) в мотонейронах мышей после полета также снизилось, а после реадаптации восстановилось и достигло только контрольного значения, что недостаточно для пластических перестроек направленных на быстрое восстановление функциональной активности нейронов. Кроме того, у мышей после 7-ми дневной реадаптации было обнаружено значительное количество темных мотонейронов, что указывает на то, что дегенерация была вызвана не только микрогравитацией, но и реакцией на посадку биоспутника. Т.е. посадка спутника является мощным стрессовым фактором».
Ранее авторы провели аналогичные исследования реакции блокового ядра (Mikheeva et al. in Brain Research, 2022), которое также участвует в осуществлении глазодвигательных рефлексов. В блоковом ядре после реадаптации дендриты и синаптические контакты восстанавливались, а митогенез значительно усиливался. Таким образом, ученые увидели разную реакцию мотонейронов блокового и глазодвигательного ядер на адаптацию после космического полета. Если мотонейроны блокового ядра активируют метаболизм, при этом пластические перестройки направлены на быстрое восстановление синаптической активности, то изменения в мотонейронах глазодвигательного ядра характеризуются снижением метаболизма и структурной деградацией. На основании исследований авторы сделали предположение, что морфологические изменения глазодвигательного ядра могут быть основной причиной нистагма, вызванного микрогравитацией.
Полученные данные, как отмечают исследователи, дополнят знания о причинах атипичного нистагма в условиях микрогравитации. В дальнейшем авторы планируют продолжить исследования влияния микрогравитации на пластические изменения в нейронах и их дендритах.
Источник: Mikheeva I, Zhujkova N, Mikhailova G, Shtanchaev R, Pavlik L, Arkhipov V. Morphological changes in motoneurons of the oculomotor nucleus of mice after a 30-day space flight and through a 7-day period of readaptation to earth gravity. Brain Struct Funct. 2023 Dec;228(9):2041-2049. doi: 10.1007/s00429-023-02704-0. Epub 2023 Sep 9. PMID: 37688593.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37688593/
На фото авторы статьи д.б.н., Павлик Любовь Леоновна, к.б.н. Ирина Михеева и аспирант Наталья Жуйкова
Материал подготовила: Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
Галерея
