Szivárgó bél és űrrepülés - derült ki a mechanizmusból

Egy új tanulmány a szimulált mikrogravitáció hatásairól, az űrhajósok helyzete az űrben, zavarja a bél epiteliális gátját, és a hatás akkor is fennáll, ha az űrhajós visszatér a normális környezetbe. A kutatást a folyóiratban teszik közzé Tudományos jelentések .

A bélfal hámja döntő szerepet játszik abban, hogy megvédje a test többi részét a mikrobák milliárdjaitól, amelyekkel az emberek táplálékkal érintkeznek. Azonban, a mikrogravitációban, ez a gát megszakad. Ez nemcsak megakadályozza a normális bélműködést, de veszélyezteti a bélgát azon képességét, hogy ellenálljon a fertőzésnek még az űrhajósok visszatérése után is.

Declan McCole az UC Riverside biomedikai tudományok professzora. (UCR Orvostudományi Iskola/Carrie Rosema)

Mikrogravitáció vagy súlytalanság

A mikrogravitáció miatt a szervezet működése drámaian megváltozik. A változások közé tartozik a genetikai, szerkezeti és biokémiai változások. Ezek gasztroenteritisben szenvedhetnek, és a bélbetegség egyéb tünetei. A szervezet immunrendszere is szenved, Miközben a baktériumok, mint a szalmonella, mikrogravitációs körülmények között kórokozóbbá válnak, bélbetegséget okoz.

Ennek oka részben kiderül a jelenlegi tanulmányból, ami azt mutatja, hogy a mikrogravitációs környezetben való tartózkodás a bélhámsejtek gyengülését okozza, csökkentve azok képességét, hogy ellenálljanak bizonyos ágensek gátló tulajdonságainak. És ez a gyengeség tartósan fennállt akár 14 nappal azután, hogy az egyén visszatért a normális környezetbe.

A tanulmány

A kutatók bevezették az acetaldehidet, metabolit, amelyet a szervezet alkoholból termel. Azért választották ezt a szert, mert az alkoholról ismert, hogy lebontja a bélgátat és fokozza a bélfal permeabilitását egészséges, valamint alkoholos, májkárosodásban szenvedő alanyoknál.

Lyukas bél. - Illusztráció:Designua / Shutterstock

Ez a gátló funkció elengedhetetlen a bél egészségéhez, lebomlása pedig a bél szivárgását okozza. Megengedi a fertőzéseket és a bakteriális antigéneket, vagy metabolitjai, belépni a testbe, okozó, mint köztudott, krónikus gyulladás. Ide tartozik a gyulladásos bélbetegség, coeliakia, típusú cukorbetegség és májbetegség.

A csapat által használt modell egy forgó falú edény volt, amely olyan körülmények között tartja a sejteket, ahol ellenőrzött módon állandó forgásnak vannak kitéve. Ez az edény bioreaktor, ahol biológiai reakciók fordulhatnak elő az élő sejtekben. A körülmények gondosan szimulálják a szimulált mikrogravitáció hatását a bélhámból vett tenyésztett sejtekre.

A megállapítások

A sejtek egyetlen rétegben tudtak növekedni a mellékelt mikrohordozó gyöngyökön. Ezek a sejtek szoros csomópontokat képezhetnek, miközben a sejtek polaritása vagy a csúcs-bázis irányt, sem volt érintetlen.

Miután a sejteket 18 napig tenyésztették a forgó fali edényben, megállapították, hogy a bélhámsejtek jelentős késést mutatnak a szoros csomópontok kialakulásában, a sejt-sejt csomópontokat, ahol az egyes hámsejtek össze vannak kötve, hogy vízzáró gátat képezzenek, amelyen egyetlen élő szervezet vagy biológiai molekula sem léphet át. Még akkor is, amikor megalakultak, a minta kóros volt, valószínűleg a szűk keresztmetszetű fehérjéknek a sejt csúcsán lévő sejtmembránra való átjutására gyakorolt ​​hatás miatt, ahol a szoros csomópontok alakulnak ki. Ez a megváltozott minta akár 14 napig is fennmaradt a tenyésztett sejtek eltávolítása után.

Amikor a sejteket acetaldehidgőznek tették ki, látták, hogy gáthibák észlelhetők, a bélhámsejtek gátjának permeabilitásával. És így, ezek a sejtek sebezhetőbbek voltak a gátat felbontó szerrel szemben, mint a mikrogravitációnak nem kitett kontrollsejtek.

A szoros csomópontok kialakításában részt vevő fehérjék expressziója nem változott, kimutatva, hogy hiányuk nem felelős a késésért. Ezt tapasztalták acetaldehidnek kitett sejtekben és azokban is, amelyek nem. Azonban, acetaldehidnek kitett sejtekben, a szűk keresztmetszetű fehérjék zavart membrán lokalizációt mutattak mikrogravitációs körülmények között. Annak ellenére, hogy ilyen zavar keletkezett az acetaldehid esetében mind a forgó faltartályban, mind a kontroll sejtekben, az első esetben nagyobb volt. És így, A mikrogravitáció a bélhámot érzékenyebbé teszi a funkcionális gáthibákra, ha gátat bontó szerrel érintkezik, és a szűk csomópontok átszerveződését okozza.

A mechanizmus valószínűleg magyarázható korábbi tanulmányokkal, amelyek azt mutatják, hogy az acetaldehid hogyan rontja az aktin-szűk keresztmetszetű fehérje kölcsönhatás stabilitását, ami a szűk keresztmetszetű fehérjék okkludin és a ZO-1 helytelen elhelyezését eredményezi.

Következtetés

A mikrogravitációs környezet miatt az egészséges sejtek gáthibát okozhatnak. Másodszor, ha az ilyen sejteket olyan szernek teszik ki, amely képes megzavarni ezt a gátat, a hiba erősödik, és ez felboríthatja a bél homeosztázis egész rendszerét. Valójában, ez megnövelheti a bakteriális fertőzés kockázatát, krónikus gyulladás a bakteriális termékeknek való kitettség miatt, és a gyors súlyos fertőzés.

Declan McCole kutató azt mondja:„Vizsgálatunk az első, amely azt vizsgálja, hogy a szimulált mikrogravitációs környezetből való eltávolítás után idővel fennállnak -e a hámsejtek gát tulajdonságainak funkcionális változásai. Munkánk tájékoztathat a hosszú távú űrutazásról és gyarmatosításról, amikor az élelmiszerek által hordozott kórokozónak való kitettség súlyosabb patológiát eredményezhet, mint a Földön. ”

• Kapcsolat található a bél mikrobiomja között,
• A kutatások azt mutatják, hogy a bél mikrobái hogyan befolyásolják a gyomorinfluenzát