Vísceras furadas e voo espacial - o mecanismo revelado

Um novo estudo sobre os efeitos da microgravidade simulada, a condição que os astronautas enfrentam no espaço, interfere na barreira epitelial do intestino, e o efeito persiste mesmo depois que o astronauta retorna ao ambiente normal. A pesquisa está publicada na revista. Relatórios Científicos .

O epitélio da parede intestinal desempenha um papel crucial na proteção do resto do corpo dos bilhões de micróbios aos quais os humanos são expostos por meio dos alimentos. Contudo, na microgravidade, essa barreira é rompida. Isso não apenas impede a função intestinal normal, mas compromete a capacidade da barreira intestinal de resistir à infecção, mesmo depois que os astronautas retornam à Terra.

Declan McCole é professor de ciências biomédicas na UC Riverside. (UCR School of Medicine / Carrie Rosema)

Microgravidade ou quase ausência de peso

A microgravidade faz com que o funcionamento do corpo mude dramaticamente. As mudanças incluem genética, alterações estruturais e bioquímicas. Isso pode fazer com que o indivíduo experimente gastroenterite, e outros sintomas de doenças intestinais. O sistema imunológico do corpo também sofre, enquanto bactérias como a salmonela se tornam mais patogênicas em condições de microgravidade, causando doenças intestinais.

A razão para isso é descoberta em parte no estudo atual, o que mostra que estar em um ambiente de microgravidade causa o enfraquecimento das células epiteliais intestinais, reduzindo sua capacidade de resistir às propriedades de quebra de barreira de certos agentes. E essa fraqueza esteve persistentemente presente até 14 dias após o indivíduo retornar ao ambiente normal.

O estudo

Os pesquisadores introduziram o acetaldeído, um metabólito produzido no corpo a partir do álcool. Eles escolheram esse agente porque o álcool é conhecido por quebrar a barreira intestinal e aumentar a permeabilidade da parede intestinal em indivíduos saudáveis ​​e alcoólatras com danos ao fígado.

Intestino solto. - Crédito da ilustração:Designua / Shutterstock

Esta função de barreira é crucial para a saúde intestinal, e seu colapso causa vazamento do intestino. Seu permite infecções e antígenos bacterianos, ou metabólitos, para entrar no corpo, causando, Como é bem conhecido, inflamação crônica. Isso inclui doença inflamatória intestinal, doença celíaca, diabetes tipo 1 e doença hepática.

O modelo que a equipe usou foi um vaso de parede giratória, que mantém as células em um ambiente onde são submetidas a rotação constante de maneira controlada. Este vaso é um biorreator, onde reações biológicas podem ocorrer em células vivas. As condições simulam cuidadosamente o efeito da microgravidade simulada em células cultivadas retiradas do epitélio intestinal.

as evidências

As células foram capazes de crescer em uma única camada sobre os grânulos de microtransportadores fornecidos. Essas células podem formar junções estreitas, enquanto a polaridade da célula, ou direcionalidade do vértice para a base, também não foi afetado.

Após as células terem sido cultivadas por 18 dias dentro do vaso de parede rotativa, as células epiteliais intestinais foram encontradas para mostrar um atraso significativo na formação de junções apertadas, as junções célula a célula, onde células epiteliais individuais são unidas para formar uma barreira impermeável que nenhum organismo vivo ou molécula biológica pode cruzar. Mesmo quando foram formados, o padrão era anormal, provavelmente devido ao efeito sobre a passagem de proteínas de junção apertada para a membrana celular no ápice da célula, onde as junções estreitas são formadas. Este padrão alterado persistiu por até 14 dias após a remoção das células cultivadas do vaso.

Quando eles expuseram as células ao vapor de acetaldeído, eles viram que os defeitos da barreira eram observáveis, com aumento da permeabilidade da barreira de células epiteliais intestinais. Assim, essas células eram mais vulneráveis ​​ao agente de interrupção da barreira do que as células de controle não expostas à microgravidade.

As proteínas envolvidas na formação das junções estreitas não foram alteradas na expressão, mostrando que sua deficiência não foi responsável pelo atraso. Isso foi observado em células expostas ao acetaldeído, bem como naquelas que não foram. Contudo, em células expostas a acetaldeído, as proteínas de junção apertada mostraram localização de membrana interrompida sob condições de microgravidade. Embora tal ruptura tenha ocorrido com acetaldeído tanto no vaso de parede rotativa quanto nas células de controle, foi maior no primeiro caso. Assim, a microgravidade torna o epitélio intestinal mais suscetível a defeitos da barreira funcional quando exposto a um agente de interrupção da barreira e causa a reorganização das junções fechadas.

O mecanismo pode provavelmente ser explicado por estudos anteriores que mostram como o acetaldeído prejudica a estabilidade da interação da proteína de junção de actina, fazendo com que as proteínas de junção apertada occludina e ZO-1 sejam mal localizadas.

Conclusão

Um ambiente de microgravidade pode fazer com que células saudáveis ​​desenvolvam um defeito de barreira. Em segundo lugar, quando tais células são expostas a um agente que é capaz de romper esta barreira, o defeito é muito intensificado, e isso pode perturbar todo o sistema de homeostase intestinal. Na verdade, isso pode exagerar o risco de infecção bacteriana, inflamação crônica devido à exposição a produtos bacterianos, e de infecção séria rápida.

O pesquisador Declan McCole diz:“Nosso estudo é o primeiro a investigar se as mudanças funcionais nas propriedades de barreira das células epiteliais são sustentadas ao longo do tempo após a remoção de um ambiente simulado de microgravidade. Nosso trabalho pode informar viagens espaciais de longo prazo e colonização, onde a exposição a um patógeno de origem alimentar pode resultar em uma patologia mais grave do que na Terra. ”

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