Tarmvæggets epitel spiller en afgørende rolle for at beskytte resten af kroppen mod de milliarder af mikrober, som mennesker udsættes for gennem mad. Imidlertid, i mikrogravitation, denne barriere er forstyrret. Dette forhindrer ikke kun normal tarmfunktion, men kompromitterer tarmbarrierens evne til at modstå infektion, selv efter at astronauterne vender tilbage til jorden.
Declan McCole er professor i biomedicinsk videnskab ved UC Riverside. (UCR School of Medicine/Carrie Rosema) Mikrogravitation får kroppens funktion til at ændre sig dramatisk. Ændringerne omfatter genetiske, strukturelle og biokemiske ændringer. Disse kan få den enkelte til at opleve gastroenteritis, og andre symptomer på tarmsygdom. Kroppens immunsystem lider også, mens bakterier som salmonella bliver mere patogene i mikrogravitationsforhold, forårsager tarmsygdom.
Årsagen til dette afdækkes delvist i den aktuelle undersøgelse, som viser, at at være i et mikrogravitationsmiljø forårsager svækkelse af tarmepitelcellerne, reducere deres evne til at modstå visse agens barriereoverskridende egenskaber. Og denne svaghed var vedvarende til stede op til 14 dage efter, at individet vendte tilbage til et normalt miljø.
Forskerne introducerede acetaldehyd, en metabolit, der produceres i kroppen fra alkohol. De valgte dette middel, fordi alkohol er kendt for at nedbryde tarmbarrieren og øge tarmvæggenes permeabilitet hos raske såvel som alkoholiske personer med leverskade.
Utæt tarm. - Illustrationskredit:Designua / Shutterstock Denne barrierefunktion er afgørende for tarmens sundhed, og dets nedbrydning forårsager utæthed i tarmen. Hans tillader infektioner og bakterielle antigener, eller metabolitter, at komme ind i kroppen, forårsager, som det er kendt, kronisk betændelse. Dette omfatter inflammatorisk tarmsygdom, cøliaki, type 1 diabetes og leversygdom.
Den model, teamet brugte, var et roterende vægskib, der holder celler i en indstilling, hvor de udsættes for konstant rotation på en kontrolleret måde. Dette fartøj er en bioreaktor, hvor biologiske reaktioner kan forekomme i levende celler. Betingelserne simulerer omhyggeligt effekten af simuleret mikrogravitation på dyrkede celler taget fra tarmepitelet.
Cellerne var i stand til at vokse i et enkelt lag over de medfølgende mikrobærerperler. Disse celler kunne danne tætte kryds, mens cellens polaritet, eller top-til-base retning, var også upåvirket.
Efter at cellerne var blevet dyrket i 18 dage i det roterende vægbeholder, tarmepitelcellerne viste sig at vise en betydelig forsinkelse i dannelsen af tætte kryds, celle-til-celle-krydsene, hvor individuelle epitelceller er forbundet sammen for at danne en vandtæt barriere, som ingen levende organisme eller biologisk molekyle kan krydse. Selv da de blev dannet, mønsteret var unormalt, sandsynligvis på grund af virkningen på passage af tight junction -proteiner til cellemembranen ved cellens spids, hvor de tætte kryds dannes. Dette ændrede mønster vedvarede i op til 14 dage efter fjernelse af de dyrkede celler fra beholderen.
Når de udsatte cellerne for acetaldehyddamp, de så, at barrierefejl kunne observeres, med en stigning i permeabiliteten af tarmepitelcellebarrieren. Dermed, disse celler var mere sårbare over for det barriereforstyrrende middel end kontrolcellerne, der ikke var udsat for mikrogravitation.
Proteinerne, der var involveret i dannelsen af de snævre kryds, var uændrede i udtryk, viser, at deres mangel ikke var ansvarlig for forsinkelsen. Dette sås i celler udsat for acetaldehyd såvel som dem, der ikke var. Imidlertid, i acetaldehyd-eksponerede celler, de tæt forbundne proteiner viste forstyrret membranlokalisering under mikrogravitationsbetingelser. Selvom en sådan afbrydelse opstod med acetaldehyd i både roterende vægbeholder og kontrolceller, den var større i det første tilfælde. Dermed, mikrogravitation gør tarmepitel mere modtageligt for funktionelle barrierefejl, når de udsættes for et barriereforstyrrende middel og forårsager reorganisering af de tætte kryds.
Mekanismen kan sandsynligvis forklares ved tidligere undersøgelser, der viser, hvordan acetaldehyd forringer stabiliteten af det aktintætte kryds-proteininteraktion, forårsager, at tætkrydsnings-proteiner occludin og ZO-1 mislokaliseres.
Et mikrogravitationsmiljø kan få raske celler til at udvikle en barrierefejl. For det andet, når sådanne celler udsættes for et middel, der er i stand til at forstyrre denne barriere, defekten forstærkes kraftigt, og dette kan forstyrre hele systemet med tarmhomeostase. Faktisk, dette kan overdrive risikoen for bakteriel infektion, kronisk betændelse på grund af eksponering for bakterielle produkter, og af hurtig alvorlig infektion.
Forsker Declan McCole siger, ”Vores undersøgelse er den første til at undersøge, om funktionelle ændringer af epitelcellebarriereegenskaber opretholdes over tid efter fjernelse fra et simuleret mikrogravitationsmiljø. Vores arbejde kan informere langsigtede rumrejser og kolonisering, hvor udsættelse for et fødevarebårent patogen kan resultere i en mere alvorlig patologi end på Jorden. ”
Parkinsons sygdom kan forebygges af tarmmikrober
Blodprøve for mikrobielt DNA kan advare om kræft
Nyt forsøg viser forbedret overlevelse for patienter med avanceret kolorektal BRAF-mutant kræft
Gasdetekterende elektronisk pille til diagnose af mave -tarmsygdomme
Spredes coronavirus gennem afføring?
Undersøgelse beskriver den oprindelige baseline sunde tarmmikrobiomdatabase og overflodsprofil
Plantebaseret kost kan helbrede din leddegigt
Ifølge den seneste anmeldelse, vedtagelse af en plantebaseret kost kunne godt lindre de hævede led og smerter ved leddegigt (RA). RA har autoimmun oprindelse, en smertefuld ledforstyrrelse forårsage
Tarmmikrober kan være forbundet med depression
Den menneskelige tarm indeholder billioner af bakterier, der danner tarmens mikrobiom eller mikrobiota. En ny forskning har knyttet sammensætningen af dette tarmmikrobiom og depressiv lidelse. Under
Nyopdagede store fager slører grænsen mellem liv og ikke-liv
En ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Natur viser, at der bogstaveligt talt er hundredvis af vira store nok til at forbruge bakterier, og med egenskaber, der er typiske for en levende org