Een celperspectief op veranderde zwaartekracht en veroudering

Wanneer astronauten het internationale ruimtestation ISS bezoeken, bevinden ze zich in een gewichtloze omgeving. Hoewel het misschien leuk klinkt om in de ruimte rond te zweven, betekent het gebrek aan zwaartekracht dat de botten en spieren die het lichaam ondersteunen en bewegen minder hard hoeven te werken. Om ervoor te zorgen dat ze veilig kunnen terugkeren naar de zwaartekracht van de aarde, moeten astronauten die het ISS bezoeken zes dagen per week tweeënhalf uur per dag trainen om hun spieren en botten sterk te houden. 

"Op het niveau van het lichaam zien we veel overeenkomsten tussen de effecten van veroudering en de effecten van microzwaartekracht", zegt Sharon. "Er zijn echter maar weinig studies die kijken naar de veranderingen op cellulair niveau. Voor onze studie hebben we ons gericht op de overeenkomsten en verschillen tussen veroudering en gewijzigde zwaartekracht vanuit cellulair perspectief."

Om dit onderwerp te onderzoeken, heeft Sharon drie soorten zwaartekracht onderzocht die verschillen van wat we op aarde ervaren, gezamenlijk aangeduid als gewijzigde zwaartekracht.

Sharon legt uit: "Ten eerste is er microzwaartekracht, die astronauten in de ruimte ervaren. Daarnaast is er gesimuleerde microzwaartekracht, die we op aarde kunnen creëren met behulp van bijvoorbeeld een random position machine of clinostat die draait om microzwaartekrachtomstandigheden voor biologische monsters te simuleren. We kunnen ook bedrust met het hoofd naar beneden gebruiken voor studies bij mensen. Ten slotte is er hyperzwaartekracht, die we kunnen creëren met behulp van faciliteiten zoals de Large Diameter Centrifuge van ESA."

De studie, die onlangs is gepubliceerd in het FASEB Journal, vergelijkt 165 tekenen van veroudering op cellulair niveau met onderzoek naar de cellulaire effecten van veranderde zwaartekracht. Omdat microzwaartekracht vergelijkbare systemische symptomen veroorzaakt als veroudering, verwachtte Sharon dat de cellulaire tekenen van veroudering vergelijkbaar zouden zijn met die van echte of gesimuleerde microzwaartekracht, maar tegengesteld aan die van hyperzwaartekracht.

Zoals vaak gebeurt in onderzoek, was de uitkomst niet eenduidig. Van de 165 onderzochte tekenen had minder dan een derde een vergelijkbaar effect tussen veroudering en echte of gesimuleerde microzwaartekracht, en een ander derde is nog niet onderzocht in gewijzigde zwaartekracht.

Ondertussen had vijftien procent tegengestelde effecten tussen veroudering en echte of gesimuleerde microzwaartekracht. Dit laat veel ruimte voor verder onderzoek, maar geeft geen antwoord op de vraag waarom de systemische effecten van veroudering en microzwaartekracht vergelijkbaar zijn.

In het artikel stelt Sharon een theorie voor. Hoewel zowel veroudering als veranderde zwaartekracht invloed hebben op de manier waarop cellen met elkaar 'communiceren', suggereert ze dat de mechanismen verschillend zijn. Ze voorspelt dat in microzwaartekracht mechanotransductie – de manier waarop cellen fysieke krachten omzetten in elektrische of chemische signalen – wordt beïnvloed. "Het is als een spelletje telefoon, waarbij je een zin door een rij mensen probeert door te geven", legt Sharon uit. "Aan het einde is de zin volledig verkeerd."

Het artikel suggereert dat deze vervormde communicatie ervoor zorgt dat cellen in microzwaartekracht zich gedragen alsof ze verouderen, maar in tegenstelling tot biologische veroudering zijn de effecten (grotendeels) omkeerbaar. Dat is goed nieuws voor astronauten die het ISS bezoeken. Op grotere schaal wijst dit onderzoek erop dat er nog steeds onbekende factoren zijn als het gaat om de cellulaire effecten van veranderde zwaartekracht.

Jack van Loon van het centrifuge-team van ESA, Sharons stagebegeleider bij het Life Support and Physical Sciences Laboratory van het agentschap, wijst erop: "Deze studie toont de voordelen aan van het geven van de mogelijkheid aan studenten om onderzoek te doen bij ESA. Sharons stage resulteerde in een indrukwekkende publicatie en bracht veel gebieden voor toekomstig onderzoek aan het licht."

Deze inhoud is vertaald met behulp van AI. Hoewel we streven naar nauwkeurigheid, kan het zijn dat vertalingen niet alle nuances van de oorspronkelijke tekst bevatten.