Tarmveggets epitel spiller en avgjørende rolle for å beskytte resten av kroppen mot milliarder av mikrober som mennesker utsettes for gjennom mat. Derimot, i mikrogravitasjon, denne barrieren er forstyrret. Dette forhindrer ikke bare normal tarmfunksjon, men kompromitterer tarmbarrierenes evne til å motstå infeksjon selv etter at astronautene kommer tilbake til jorden.
Declan McCole er professor i biomedisinsk vitenskap ved UC Riverside. (UCR School of Medicine/Carrie Rosema) Mikrogravitasjon fører til at kroppens funksjon endres dramatisk. Endringene inkluderer genetiske, strukturelle og biokjemiske endringer. Disse kan føre til at den enkelte opplever gastroenteritt, og andre symptomer på tarmsykdom. Kroppens immunsystem lider også, mens bakterier som salmonella blir mer patogene i mikrogravitasjonsforhold, forårsaker tarmsykdom.
Årsaken til dette er delvis avdekket i den nåværende studien, som viser at å være i et mikrogravitasjonsmiljø forårsaker svekkelse av tarmepitelcellene, reduserer deres evne til å motstå de barrierebrytende egenskapene til visse midler. Og denne svakheten var vedvarende tilstede opptil 14 dager etter at personen returnerte til et normalt miljø.
Forskerne introduserte acetaldehyd, en metabolitt produsert i kroppen av alkohol. De valgte dette middelet fordi alkohol er kjent for å bryte ned tarmbarrieren og forbedre permeabiliteten i tarmveggen hos friske så vel som alkoholholdige personer med leverskade.
Lekkende tarm. - Illustrasjonskreditt:Designua / Shutterstock Denne barrierefunksjonen er avgjørende for tarmhelsen, og nedbrytningen forårsaker lekkasje i tarmen. Hans tillater infeksjoner og bakterielle antigener, eller metabolitter, for å komme inn i kroppen, forårsaker, som kjent, kronisk betennelse. Dette inkluderer inflammatorisk tarmsykdom, cøliaki, diabetes type 1 og leversykdom.
Modellen laget brukte var et roterende veggfartøy, som holder cellene i en setting der de utsettes for konstant rotasjon på en kontrollert måte. Dette fartøyet er en bioreaktor, hvor biologiske reaksjoner kan oppstå i levende celler. Betingelsene simulerer nøye effekten av simulert mikrogravitasjon på dyrkede celler hentet fra tarmepitelet.
Cellene var i stand til å vokse i et enkelt lag over mikrobærerperlene som følger med. Disse cellene kan danne tette veikryss mens cellepolariteten, eller toppunkt-til-base-retning, var også upåvirket.
Etter at cellene hadde blitt dyrket i 18 dager i det roterende veggkaret, tarmepitelcellene ble vist å vise en betydelig forsinkelse i dannelsen av tette veikryss, celle-til-celle-veikryssene der individuelle epitelceller er slått sammen for å danne en vanntett barriere som ingen levende organisme eller biologisk molekyl kan krysse. Selv da de ble dannet, mønsteret var unormalt, sannsynligvis på grunn av effekten på passasjen av tette kryssproteiner til cellemembranen ved spissen av cellen, der de tette kryssene dannes. Dette endrede mønsteret vedvarte i opptil 14 dager etter at de dyrkede cellene ble fjernet fra karet.
Når de utsatte cellene for acetaldehyddamp, de så at barrierefeil var observerbare, med en økning i permeabiliteten til tarmepitelcellebarrieren. Og dermed, disse cellene var mer sårbare for det barriereforstyrrende middelet enn kontrollcellene som ikke ble utsatt for mikrogravitasjon.
Proteinene som er involvert i dannelsen av de tette veikryssene var uendret i uttrykk, som viser at deres mangel ikke var ansvarlig for forsinkelsen. Dette ble sett i celler utsatt for acetaldehyd så vel som de som ikke var det. Derimot, i acetaldehyd-eksponerte celler, de tette kryssproteinene viste forstyrret membranlokalisering under mikrogravitasjonsforhold. Selv om en slik forstyrrelse skjedde med acetaldehyd i både roterende veggbeholder og kontrollceller, det var større i det første tilfellet. Og dermed, mikrogravitasjon gjør tarmepitelet mer utsatt for funksjonelle barrierefeil når det utsettes for et barriereforstyrrende middel og forårsaker omorganisering av de tette veikryssene.
Mekanismen kan trolig bli forklart av tidligere studier som viser hvordan acetaldehyd svekker stabiliteten til det aktintette kryss-proteininteraksjonen, forårsaker at tette kryssproteinene occludin og ZO-1 blir feillokalisert.
Et mikrogravitasjonsmiljø kan føre til at friske celler utvikler en barrierefeil. For det andre, når slike celler utsettes for et middel som er i stand til å forstyrre denne barrieren, defekten forsterkes sterkt, og dette kan forstyrre hele systemet med tarmhomeostase. Faktisk, dette kan overdrive risikoen for bakteriell infeksjon, kronisk betennelse på grunn av eksponering for bakterielle produkter, og av rask alvorlig infeksjon.
Forsker Declan McCole sier, "Vår studie er den første som undersøker om funksjonelle endringer i egenskapene til epitelcellebarriere opprettholdes over tid etter fjerning fra et simulert mikrogravitasjonsmiljø. Vårt arbeid kan informere langsiktig romfart og kolonisering der eksponering for et matbårent patogen kan resultere i en mer alvorlig patologi enn på jorden. ”
Hvordan øke immunsystemet for å bekjempe koronavirus
Tap av mikrobiomer ved bruk av antibiotika påvirker responsen på influensavaksine
Mikrober knyttet til hjerteinfarkt finner studier
DeNovix kunngjør vinner av Platinum DS11 FX+ spektrofotometer / fluorometer
Kvinner født med keisersnitt har større risiko for fedme og diabetes
Plantefôr kan overføre antibiotikaresistente superbugs til mennesker
Immunceller reparerer skadet tarm hos barn med IBD
Ifølge en ny studie publisert i tidsskriftet Gastroenterologi , immunceller av en bestemt type som regulerer inflammatoriske prosesser og til og med hjelper til med å gjenopprette normal tarmfunksjo
Endring av mikrobiom i øvre luftveier hos barn relatert til følsomhet for SARS-CoV-2
Forskere testet nasofaryngeal mikrobiom hos barn opp til 21 år og fant mikrobiomet endres med alderen. Spesifikke bakterier, hvis overflod også endres med alderen, er assosiert med alvorlig akutt resp
RNA -sekvensering gir ny innsikt i mikrobiomet
Forskere ved University of Chicago har kommet med en revolusjonerende strategi for å studere aktiviteten til tarmmikrobiomet-ved å bruke sekvensering av tRNA med høy gjennomstrømning. Alp