Vuotava suolisto ja avaruuslento - mekanismi paljastui

Uusi tutkimus simuloidun mikrogravitaation vaikutuksista, tila, jonka astronautit kohtaavat avaruudessa, häiritsee suoliston epiteelisuojaa, ja vaikutus säilyy, vaikka astronautti palaa normaaliin ympäristöön. Tutkimus julkaistaan ​​lehdessä Tieteelliset raportit .

Suoliston seinämän epiteelillä on ratkaiseva rooli muun kehon suojaamisessa miljardeilta mikrobeilta, joille ihmiset altistuvat ruoan kautta. Kuitenkin, mikrogravitaatiossa, tämä este on rikki. Tämä ei ainoastaan ​​estä normaalia suoliston toimintaa, vaan vaarantaa suoliston esteen kyvyn vastustaa infektiota myös sen jälkeen, kun astronautit ovat palanneet maahan.

Declan McCole on biolääketieteen professori UC Riversidessa. (UCR School of Medicine/Carrie Rosema)

Mikrogravitaatio tai lähes painottomuus

Mikropaino vaikuttaa kehon toimintaan dramaattisesti. Muutokset sisältävät geneettisiä, rakenteelliset ja biokemialliset muutokset. Nämä voivat aiheuttaa yksilölle gastroenteriitin, ja muut suolistosairauden oireet. Myös kehon immuunijärjestelmä kärsii, kun taas bakteerit, kuten salmonella, muuttuvat patogeenisemmiksi mikrogravitaatio -olosuhteissa, aiheuttaa suolistosairauksia.

Syy tähän paljastuu osittain nykyisessä tutkimuksessa, mikä osoittaa, että mikrogravitaatioympäristössä oleminen aiheuttaa suoliston epiteelisolujen heikkenemistä, vähentää niiden kykyä kestää tiettyjen aineiden esteitä rikkovia ominaisuuksia. Ja tämä heikkous esiintyi jatkuvasti jopa 14 päivää sen jälkeen, kun henkilö oli palannut normaaliin ympäristöön.

Tutkimus

Tutkijat esittivät asetaldehydiä, metaboliitti, joka muodostuu kehosta alkoholista. He valitsivat tämän aineen, koska alkoholin tiedetään hajottavan suoliston esteen ja parantavan suolen seinämän läpäisevyyttä terveillä sekä alkoholipotilailla, joilla on maksavaurio.

Vuotava suolisto. - Kuvaus:Designua / Shutterstock

Tämä estefunktio on ratkaiseva suoliston terveydelle, ja sen hajoaminen aiheuttaa suolen vuotamisen. Hän sallii infektiot ja bakteeriantigeenit, tai metaboliitteja, päästä kehoon, aiheuttaa, kuten hyvin tiedetään, krooninen tulehdus. Tämä sisältää tulehduksellisen suolistosairauden, keliakia, tyypin 1 diabetes ja maksasairaus.

Tiimin käyttämä malli oli pyörivä seinäalus, joka pitää solut tilassa, jossa ne altistuvat jatkuvalle pyörimiselle hallitulla tavalla. Tämä astia on bioreaktori, joissa biologisia reaktioita voi esiintyä elävissä soluissa. Olosuhteet simuloivat huolellisesti simuloidun mikrogravitaation vaikutusta suoliston epiteelistä otettuihin viljeltyihin soluihin.

Tulokset

Solut pystyivät kasvamaan yhdessä kerroksessa tarjottujen mikrokantajahelmien päällä. Nämä solut voivat muodostaa tiiviitä liitoksia, kun taas solujen napaisuus, tai huipusta pohjaan suuntautuvuus, ei myöskään vaikuttanut.

Sen jälkeen kun soluja oli viljelty 18 päivää pyörivän seinäastian sisällä, suoliston epiteelisolujen havaittiin osoittavan merkittävää viivettä tiiviiden liitosten muodostamisessa, solujen väliset solmukohdat, joissa yksittäiset epiteelisolut on liitetty yhteen muodostaen vesitiiviin esteen, jota mikään elävä organismi tai biologinen molekyyli ei voi ylittää. Silloinkin kun ne muodostettiin, kuvio oli epänormaali, luultavasti johtuen vaikutuksesta tiiviiden liitosproteiinien kulkeutumiseen solukalvoon solun kärjessä, jossa muodostuvat tiukat liitokset. Tämä muuttunut kuvio säilyi jopa 14 päivää viljellyjen solujen poistamisen jälkeen astiasta.

Kun ne altistivat solut asetaldehydihöyrylle, he näkivät, että esteiden viat olivat havaittavissa, lisäämällä suoliston epiteelisoluesteen läpäisevyyttä. Täten, nämä solut olivat alttiimpia esteen hajottavalle aineelle kuin kontrollisolut, jotka eivät olleet alttiina mikrogravitaatiolle.

Tiiviiden liitosten muodostamiseen osallistuvat proteiinit eivät muuttuneet ilmentymisessään, osoittaa, että heidän puutteensa ei ollut vastuussa viivästymisestä. Tämä nähtiin asetaldehydille altistuneissa soluissa ja niissä, jotka eivät olleet. Kuitenkin, asetaldehydille altistetuissa soluissa, tiukan liitoksen proteiinit osoittivat häiriintynyttä kalvon lokalisoitumista mikrogravitaatio -olosuhteissa. Vaikka tällainen häiriö tapahtui asetaldehydin kanssa sekä pyörivässä seinäastiassa että kontrollisoluissa, se oli suurempi ensimmäisessä tapauksessa. Täten, mikrogravitaatio tekee suoliston epiteelistä alttiimman toiminnallisille estevaurioille, kun se altistuu estettä häiritsevälle aineelle, ja aiheuttaa tiiviiden liitosten uudelleenorganisoinnin.

Mekanismi voidaan luultavasti selittää aiemmilla tutkimuksilla, jotka osoittavat, miten asetaldehydi heikentää aktiinitiiviiden proteiinien vuorovaikutuksen vakautta, aiheuttaen tiiviin liitoksen proteiinien okkludiinin ja ZO-1:n paikantamisen väärin.

Johtopäätös

Mikrogravitaatioympäristö voi saada terveet solut muodostamaan estovian. Toiseksi, kun tällaiset solut altistetaan aineelle, joka voi rikkoa tämän esteen, vika on voimakkaasti lisääntynyt, ja tämä voi järkyttää koko suoliston homeostaasin. Itse asiassa, tämä voi liioitella bakteeri -infektion riskiä, krooninen tulehdus, joka johtuu altistumisesta bakteerituotteille, ja nopea vakava infektio.

Tutkija Declan McCole sanoo:"Tutkimuksemme on ensimmäinen, joka tutkii, säilyvätkö toiminnalliset muutokset epiteelisolujen esteominaisuuksissa ajan myötä sen jälkeen, kun ne on poistettu simuloidusta mikrogravitaatioympäristöstä. Työmme voi kertoa pitkän aikavälin avaruusmatkoille ja siirtomaille, joissa altistuminen elintarvikkeiden aiheuttamalle taudinaiheuttajalle voi johtaa vakavampaan patologiaan kuin maapallolla. ”

• Yhteys suoliston mikrobiomin välille,
• Tutkimukset osoittavat, miten suoliston mikrobit vaikuttavat mahainfluenssaan