El epitelio de la pared intestinal juega un papel crucial en la protección del resto del cuerpo de los miles de millones de microbios a los que los seres humanos están expuestos a través de los alimentos. Sin embargo, en microgravedad, esta barrera se rompe. Esto no solo evita la función intestinal normal, sino que compromete la capacidad de la barrera intestinal para resistir infecciones incluso después de que los astronautas regresan a la tierra.
Declan McCole es profesor de ciencias biomédicas en UC Riverside. (Facultad de Medicina de la UCR / Carrie Rosema) La microgravedad hace que el funcionamiento del cuerpo cambie drásticamente. Los cambios incluyen genéticos, alteraciones estructurales y bioquímicas. Estos pueden hacer que el individuo experimente gastroenteritis, y otros síntomas de enfermedad intestinal. El sistema inmunológico del cuerpo también sufre, mientras que las bacterias como la salmonela se vuelven más patógenas en condiciones de microgravedad, causando enfermedad intestinal.
La razón de esto se descubre en parte en el estudio actual, lo que demuestra que estar en un entorno de microgravedad provoca el debilitamiento de las células epiteliales intestinales, reduciendo su capacidad para resistir las propiedades de ruptura de la barrera de ciertos agentes. Y esta debilidad estuvo presente de manera persistente hasta 14 días después de que el individuo regresara a un ambiente normal.
Los investigadores introdujeron acetaldehído, un metabolito producido en el cuerpo a partir del alcohol. Eligieron este agente porque se sabe que el alcohol rompe la barrera intestinal y mejora la permeabilidad de la pared intestinal en sujetos sanos y alcohólicos con daño hepático.
Intestino permeable. - Crédito de la ilustración:Designua / Shutterstock Esta función de barrera es crucial para la salud intestinal. y su descomposición causa filtraciones en el intestino. Su permite infecciones y antígenos bacterianos, o metabolitos, para entrar en el cuerpo, causando como es bien sabido, inflamación crónica. Esto incluye enfermedad inflamatoria intestinal, enfermedad celíaca, diabetes tipo 1 y enfermedad hepática.
El modelo que utilizó el equipo fue un recipiente de pared giratoria, que mantiene las células en un entorno en el que están sujetas a una rotación constante de manera controlada. Este recipiente es un biorreactor, donde pueden ocurrir reacciones biológicas en células vivas. Las condiciones simulan cuidadosamente el efecto de la microgravedad simulada en células cultivadas extraídas del epitelio intestinal.
Las células pudieron crecer en una sola capa sobre las microesferas proporcionadas. Estas células podrían formar uniones estrechas mientras que la polaridad de la célula, o direccionalidad de vértice a base, tampoco se vio afectado.
Después de que las células se hayan cultivado durante 18 días dentro del recipiente de pared giratoria, Se encontró que las células epiteliales intestinales muestran un retraso significativo en la formación de uniones estrechas, las uniones de célula a célula donde las células epiteliales individuales se unen para formar una barrera hermética que ningún organismo vivo o molécula biológica puede cruzar. Incluso cuando se formaron, el patrón era anormal, probablemente debido al efecto sobre el paso de proteínas de unión estrecha a la membrana celular en el ápice de la célula, donde se forman las uniones estrechas. Este patrón alterado persistió hasta 14 días después de retirar las células cultivadas del recipiente.
Cuando expusieron las células al vapor de acetaldehído, vieron que los defectos de la barrera eran observables, con un aumento en la permeabilidad de la barrera de células epiteliales intestinales. Por lo tanto, estas células eran más vulnerables al agente disruptor de barrera que las células de control no expuestas a microgravedad.
Las proteínas involucradas en la formación de las uniones estrechas no se alteraron en la expresión, demostrando que su deficiencia no fue responsable del retraso. Esto se observó tanto en las células expuestas al acetaldehído como en las que no. Sin embargo, en células expuestas a acetaldehído, las proteínas de unión estrecha mostraron una localización alterada de la membrana en condiciones de microgravedad. Aunque tal interrupción ocurrió con acetaldehído tanto en el vaso de la pared giratoria como en las células de control, fue mayor en el primer caso. Por lo tanto, la microgravedad hace que el epitelio intestinal sea más susceptible a los defectos de la barrera funcional cuando se expone a un agente que rompe la barrera y provoca la reorganización de las uniones estrechas.
El mecanismo probablemente se pueda explicar por estudios anteriores que muestran cómo el acetaldehído afecta la estabilidad de la interacción proteína de unión hermética de actina. causando que las proteínas de unión estrecha ocludina y ZO-1 estén mal localizadas.
Un entorno de microgravedad puede hacer que las células sanas desarrollen un defecto de barrera. En segundo lugar, cuando dichas células se exponen a un agente que es capaz de romper esta barrera, el defecto se intensifica mucho, y esto puede alterar todo el sistema de homeostasis intestinal. De hecho, esto podría exagerar el riesgo de infección bacteriana, inflamación crónica debido a la exposición a productos bacterianos, y de infección grave rápida.
El investigador Declan McCole dice:“Nuestro estudio es el primero en investigar si los cambios funcionales en las propiedades de barrera de las células epiteliales se mantienen a lo largo del tiempo después de la eliminación de un entorno de microgravedad simulado. Nuestro trabajo puede informar los viajes espaciales a largo plazo y la colonización donde la exposición a un patógeno transmitido por los alimentos puede resultar en una patología más grave que en la Tierra ".
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