Специалисты Сеченовского университета исследуют влияние белка лактоферрина на состояние хрящевой ткани при воздействии микрогравитации. В рамках эксперимента, проведенного на Международной космической станции (МКС), ученые сопоставили полученные данные с результатами наземных исследований. Ожидается, что данная работа может стать основой для разработки новых лекарственных средств, предназначенных для профилактики и лечения заболеваний суставов и позвоночника, в том числе, у космонавтов.

Особенности хрящевой ткани могут претерпевать изменения вследствие малоподвижного образа жизни, длительного ограничения двигательной активности или при длительном пребывании в условиях невесомости, например, у космонавтов. Лактоферрин, взаимодействуя с хрящевой тканью, стимулирует процессы клеточного деления и обладает противовоспалительными свойствами, а также предотвращает гибель клеток (антиапоптотический эффект). Это приводит к снижению дегенеративных изменений в хрящах, особенно тех, которые вызваны недостаточной физической активностью.

«Известно о хондропротекторных свойствах лактоферрина, и мы изучаем этот белок с 2021 года. В одном из экспериментов мы наблюдали, как лактоферрин способствует регенерации хрящевой ткани в ушах кроликов, продемонстрировав высокую эффективность при восстановлении эластичного хряща. Исходя из этого, мы предположили, что белок окажет защитное действие и сможет остановить деградацию гиалинового хряща, даже в условиях микрогравитации», — пояснил руководитель Центра инновационных коллагеновых разработок Института регенеративной медицины Артем Антошин.

Фактическая концентрация лактоферрина может варьироваться в тысячу раз, что обусловлено рядом факторов: происхождением и молекулярной структурой белка, степенью его насыщения железом, особенностями гликозилирования, а также типом клеток, состоянием ткани, уровнем экспрессии рецепторов и методом доставки. В рамках космического эксперимента исследователи руководствовались результатами, продемонстрировавшими эффективность на Земле в опытах с кроликами. Однако выяснилось, что при таких концентрациях белка в космосе наблюдается сниженная эффективность. В настоящее время специалисты стремятся определить оптимальный диапазон концентраций для условий микрогравитации.

«В условиях космического полета происходят изменения метаболизма, плотности рецепторов, перфузии жидкостей и обменных процессов, а клетки по-разному реагируют на лактоферрин. Все эти факторы в совокупности влияют на необходимую концентрацию препарата и способы его доставки к хрящевой ткани. Объем используемого биореактора был ограничен, поэтому мы смогли протестировать только одну концентрацию, выбранную на основе эффективности, показанной на Земле. Однако она оказалась не столь эффективной в космосе, поэтому в дальнейших исследованиях мы планируем изучить другие оптимальные дозировки лактоферрина», — добавил Артем Антошин.

В дополнение к этому, ученые установили, что некоторые изменения хрящевой ткани, возникающие в условиях невесомости, можно воспроизвести в лабораторных условиях на Земле. Это открывает возможность изучения определенных процессов без необходимости отправки образцов на орбиту.

Данное исследование было реализовано в рамках программы «МСК-2», запущенной в 2019 году. В ходе реализации программы была проведена серия экспериментов, направленных на изучение поведения клеток и тканеинженерных конструкций в условиях микрогравитации. Завершение финального этапа ознаменовало собой окончание шестилетнего цикла исследований. Планируется продолжение работ на Российской орбитальной станции в период с 2028 по 2029 год.

Данный материал подготовлен при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации