Studie:Tarmmikrobiomer hos astronauter blir mer olika i rymden än mindre

Vi bär alla runt vårt eget mikrobiom, en värld av mikroorganismer som lever på vår hud och i våra kroppar, spelar viktiga roller för att upprätthålla hälsan när vi interagerar med resten av världen.

Överallt där vi går, vårt mikrobiom interagerar med mikrobiomerna i nya miljöer och de människor vi möter (se Microbiology 101:Where People Go, Mikrober följer).

Forskare ville bestämma hur de unika förhållanden som upplevs under långa rymdresor påverkar astronautmikrobiomer.

En tidskriftsartikel från juni 2019 i Scientific Reports diskuterar resultaten av Microbiome, en flerårig studie av mikroorganismerna som lever på och i enskilda astronauter med lång vistelse på den internationella rymdstationen.

Undersökningen tittade på samspelet mellan det mänskliga mikrobiomet och rymdstationens miljömikrobiom. Områden i det humana mikrobiomet som studerades inkluderar tarmen, näsgångarna, tungan och huden på pannan och underarmen.

Saliv och blodprov studerades också, tillsammans med prover tagna från olika platser inom stationen.

"Eftersom stationen är en mycket ren miljö, vi förväntade oss minskad tarmdiversitet i rymden jämfört med preflight eller efterflygning eftersom astronauterna är mindre utsatta för miljöbakterier. Även om maten de äter inte är steril, det har en mycket låg bakteriell belastning, "sa Hernan Lorenzi, Ph.D., huvudutredare för studien och en forskare från Institutionen för infektionssjukdomar, J. Craig Venter Institute i Rockville, Maryland.

Förvånande, tarmmikrobiomer för de flesta av astronauterna blev mer mångsidiga i rymden än mindre, trots den begränsade exponeringen för nya bakterier. Detta resultat är viktigt eftersom större mångfald generellt sett är bättre för den allmänna hälsan.

"Vanligtvis när någon har en sjukdom som inflammatorisk tarmsjukdom, du skulle se en minskning av mångfalden i tarmmikrobiomet. Ökad mångfald indikerar vanligtvis större resistens mot sjukdomar, sa Lorenzi.

Forskare teoretiserar att den ökade mångfalden i tarmmikrobiomet kan bero på det stora utbudet av livsmedel som finns på stationen. NASA -matforskare arbetar nära astronauter för att fokusera på kostbalans, tillhandahålla mer än 200 mat- och dryckealternativ för att säkerställa att besättningsmedlemmar har möjlighet att konsumera olika livsmedel, kanske ännu mer än många individer vanligtvis äter på jorden.

Till skillnad från tarmen, astronauternas hudmikrobiomer visade blandade resultat, med hudmångfald som går upp för vissa astronauter och ner för andra. Det konsekventa resultatet var en minskning av en specifik mikrobe.

"Vi identifierade förändringar i hudmikrobiomen mycket tidigt under uppdraget, och förändringen som vi observerade, oberoende av andra förändringar i mångfald, var en signifikant minskning av en typ av bakterier som kallas proteobakterier, "sa Lorenzi." Mer specifikt två subtyper av proteobakterier, kallas beta- och gammaproteobakterier. "

Tidigare forskning har visat att att ha dessa typer av bakterier på huden motsvarar skydd mot överkänsliga hudreaktioner, som utslag. I rymden, dessa skyddande mikrober utarmas snabbt på astronauternas hud, vilket kan vara relaterat till den högre sannolikheten för hudutslag och överkänslighetsepisoder astronauter upplever.

Att förstå mer om varför denna förändring sker skulle klargöra de möjliga tillvägagångssätten för förebyggande eller behandling. En möjlighet har att göra med den normala källan till dessa typer av mikrober.

"Denna typ av proteobakterier finns i mycket stora mängder i jord. Eftersom rymdstationen är en icke-grön miljö som förblir mycket ren, det är möjligt att minskningen av kontakten med jordens miljöbakterier minskar dessa mikrober på huden, sa Lorenzi.

En andra möjlig förklaring avser den förändrade strukturen i själva huden. Proteobakterier tenderar att förbli närmare ytan, så om astronauternas hud tappar snabbare, proteobakterierna kunde avlägsnas.

Lorenzi rekommenderade uppföljningsstudier för att identifiera och testa potentiella behandlingar för att förbättra astronautens hudhälsa, till exempel en aktuell kräm med probiotika.

Övergripande, forskare identifierade att mikrobiomen i själva stationen återspeglade mikrobiomen i människans hud och vice versa.

Många andra rapporter fann att rymdstationens miljömikrobiom ser mycket ut som mikrobiom för mänsklig hud. Det som var intressant i vår studie var att sammansättningen av stationsmikrobiomet förändrades hela tiden.

Stationens mikrobiom tenderade att likna sammansättningen av hudmikrobiomen hos astronauterna som levde i rymden vid det aktuella ögonblicket. Astronautens hud börjar påverka stationens mikrobiom, även om stationen påverkar astronauternas hud. "

Hernan Lorenzi, Ph.D., Studie huvudutredare och forskare, Institutionen för infektionssjukdomar, J. Craig Venter Institute i Rockville, Maryland

Resultaten av mikrobiomutredningen bekräftas ytterligare av arbetet med mikrobiell spårning-2-forskning. Studiens resultat dök upp den 29 april 2020, i tidskriften PLOS One och beskrivs i en relaterad artikel.

Att fortsätta att lära sig om hur mikroorganismer samverkar i rymden hjälper forskare att veta mer om hur man kan hålla astronauterna friska och förbereda sig för eventuella långvariga uppdrag till månen och Mars.

• Tvärvetenskapligt team för att utveckla en ny fysikbaserad teknik för upptäckt av COVID-19
• En lovande behandling för kronisk inflammatorisk leversjukdom