Rymdresor kan påverka tarmfunktionen hos astronauter

Bakterie, svampar, och virus kan komma in i vår tarm genom maten vi äter. Lyckligtvis, epitelcellerna som täcker våra tarmar fungerar som en robust barriär för att förhindra att dessa mikroorganismer invaderar resten av våra kroppar.

Ett forskargrupp ledd av en biomedicinsk forskare vid University of California, Riverside, har funnit att simulerad mikrogravitation, som den som påträffades i rymdflygning, stör epitelbarriärens funktion även efter avlägsnande från mikrogravitationsmiljön.

"Våra resultat har konsekvenser för vår förståelse av rymdresors effekter på astronauternas tarmfunktion i rymden, liksom deras förmåga att motstå effekterna av medel som äventyrar tarmepitelbarriärfunktionen efter deras återkomst till jorden, "sade Declan McCole, professor i biomedicinsk vetenskap vid UC Riverside School of Medicine, som ledde studien som publicerades idag i Vetenskapliga rapporter .

Mikrogravitationsmiljön som möts i rymden har djupgående effekter på människans fysiologi, som leder till kliniska symptom och sjukdomar inklusive gastroenterit; tidigare studier har visat att mikrogravitation försvagar det mänskliga immunsystemet. Mikrogravitation har också visat sig öka tarmsjukdomsframkallande förmåga hos livsmedelsburna bakterier som salmonella.

Vår studie visar för första gången att en mikrogravitationsmiljö gör epitelceller mindre kapabla att motstå effekterna av ett medel som försvagar barriäregenskaperna hos dessa celler. Viktigt, vi observerade att denna defekt behölls upp till 14 dagar efter borttagning från mikrogravitationsmiljön. "

Declan McCole, professor i biomedicinsk vetenskap vid UC Riverside School of Medicine

Det permeabilitetsinducerande agenten McColes team valde att undersöka var acetaldehyd, en alkoholmetabolit. McCole förklarade att alkohol äventyrar barriärfunktionen och ökar gastrointestinal permeabilitet hos normala patienter och hos patienter med alkoholisk leversjukdom.

Tarmepitelets barriärfunktion, han lade till, är avgörande för att upprätthålla en sund tarm; vid störningar, det kan leda till ökad permeabilitet eller läckage. Detta, i tur och ordning, kan kraftigt öka risken för infektioner och kroniska inflammatoriska tillstånd såsom inflammatorisk tarmsjukdom, celiaki, Typ 1 -diabetes, och leversjukdom.

McColes team använde ett roterande väggkärl - en bioreaktor som håller celler i en kontrollerad rotationsmiljö som simulerar nära viktlöshet - för att undersöka effekten av simulerad mikrogravitation på odlade tarmepitelceller.

Efter odling i 18 dagar i kärlet, teamet upptäckte att tarmepitelceller visade fördröjd bildning av "täta korsningar, "som är korsningar som förbinder enskilda epitelceller och är nödvändiga för att upprätthålla ogenomtränglighet. Det roterande väggkärlet producerar också ett förändrat mönster av täta korsningsenheter som behålls upp till 14 dagar efter att tarmepitelcellerna avlägsnades från kärlet.

"Vår studie är den första som undersöker om funktionella förändringar av epitelcellsbarriäregenskaper upprätthålls över tid efter avlägsnande från en simulerad mikrogravitation, "McCole sa." Vårt arbete kan informera långsiktiga rymdfärder och kolonisering där exponering för en livsmedelsburet patogen kan leda till en allvarligare patologi än på jorden. "

• Studie avslöjar en ny väg att rikta sig mot kolorektal cancer
• Nyckelmekanism identifierad för hur antivirala immunsvar omprogrammerar levermetabolism