_ Cercetătorii explorează modul în care sistemul imunitar se defectează în timpul spațiului călătoriile și implicațiile pentru îmbătrânirea umană pe Pământ

Atâta timp cât oamenii au călătorit în spațiu, astronauții au experimentat efecte semnificative asupra sănătății din cauza condițiilor extreme ale zborului spațial, în special prin reducerea gravitației.

Doi oameni de știință Buck au condus o echipă care a dezvăluit pentru prima dată modul în care lipsa gravitației afectează celulele sistemului imunitar la rezoluția unei singure celule. Co-autorii seniori, împreună cu Christopher E. Mason, Ph.D. de Weill Cornell Medical College, profesor asociat David Furman, Ph.D. și profesorul asociat Daniel Winer, MD, au publicat un studiu amplu despre modul în care gravitația afectează celulele imune și identificarea „nutraceuticelor spațiale” pentru a contracara efectele aberante ale microgravitației asupra acestor celule. Lucrarea este publicată în Nature Communications

„Arătăm modul în care microgravitația simulată modelează celulele imune și cum modificările în forță modifică funcția celulelor la nivel de celulă unică”, a spus Winer. „Acest nivel de rezoluție este nou și interesant în înțelegerea efectelor microgravitației asupra celulelor.”

Utilizarea celulelor în microgravitație simulată, combinată cu date din zborul spațial de la astronauți și șoareci de pe Stația Spațială Internațională, cercetătorii a creat o imagine completă a modului în care diferitele celule ale sistemului imunitar din sângele periferic sunt modelate prin gravitația redusă. Aceste celule includ limfocitele și monocitele, care sunt principalii jucători în imunitate.

Studiul are implicații potențiale pentru îmbătrânirea imunitară pe Pământ, deoarece modificările observate în timpul îmbătrânirii seamănă cu cele capturate în timpul călătoriilor în spațiu.

Echipa subliniază, în plus, o cale pentru identificarea compușilor care pot inversa efectele gravitației aproape de zero și demonstrează că unul dintre compuși, quercetina, este promițător pentru atenuarea daunelor cauzate de zborurile spațiale și în timpul îmbătrânirii normale pe sol.

„Munca noastră oferă o resursă pentru a înțelege mai bine cum și de ce sistemul imunitar se schimbă în microgravitația simulată și zborul spațial”, a spus Furman. „Oferim, de asemenea, o modalitate de a dezvolta contramăsuri pentru a menține imunitatea normală în aceste condiții dure.”

Astronauții de pe orbita joasă a Pământului, cum ar fi pe Stația Spațială Internațională, suferă de probleme ale sistemului imunitar, în special infecții, latente. reactivarea virușilor și sensibilitatea pielii. Aceste reacții apar chiar și în timpul zborurilor spațiale de scurtă durată.

Studiile anterioare care au folosit condiții de microgravitație reale sau simulate au descoperit funcționarea afectată a diferitelor celule imunitare. Cu toate acestea, mecanismele fundamentale, genele și căile care explică disfuncția imunitară în microgravitație au fost în mare parte neclare, au spus cercetătorii. Ei au vrut să înțeleagă ce se întâmplă la nivel celular pentru a explica schimbările.

Echipa, condusă de co-primii autori ai studiului, cercetătorul postdoctoral, Fei Wu, Ph.D. și studentul absolvent Huixun Du, au examinat în profunzime modul în care 25 de ore de microgravitație simulată afectează sistemul imunitar mononuclear din sângele periferic uman, folosind mostre de la 27 de donatori umani sănătoși cu vârste cuprinse între 20 și 46 de ani.

Pentru a simula un mediu. aproape fără gravitație, echipa a crescut celulele în interiorul unui vas cu perete rotativ, un dispozitiv dezvoltat de NASA pentru a simula condițiile de microgravitație.

Pentru a explora schimbările cauzate de gravitația redusă, echipa a folosit o serie de tehnici , inclusiv microscopia de secvențiere și super-rezoluție.

Ei și-au validat apoi descoperirile comparând datele lor cu alte studii spațiale efectuate pe oameni și șoareci, inclusiv misiunea JAXA (Studiul Epigenomului fără celule), SpaceX's Inspiration 4 misiune, Studiul NASA pe gemeni și spline de la șoareci găzduiți pe Stația Spațială Internațională.

„În mod interesant, schimbările în forțele mecanice par să orchestreze funcția celulelor imune”, a spus Winer, al cărui interes pentru studiul medicinei spațiale a crescut de la aprofundarea în domeniul emergent al mecanoimunologiei sau modul în care forțele mediului afectează funcția celulelor imune. . Părți ale astroimunologiei sunt legate de mecanoimunologie, dar se dovedește ca fiind un domeniu nou, a spus el, deschizând calea pentru a înțelege mai bine cum să ajutăm sistemul imunitar să supraviețuiască în spațiu.

După descoperirea mai multor gene și Căile biochimice care sunt afectate de microgravitație, echipa a vrut să vadă dacă ar putea găsi medicamente sau suplimente specifice care ar putea proteja celulele imune. Pentru a-i ajuta să caute, au folosit tehnologia de învățare automată dezvoltată de Furman la Buck, care poate detecta peste 2 milioane de interacțiuni între gene și diferite medicamente și alimente.

Au identificat zeci de potențiali compuși și au ales unul, Pigmentul vegetal quercetina (se găsește adesea în ceapa roșie, struguri, fructe de pădure, mere și citrice, printre altele) pentru a explora mai departe, deoarece este disponibil pe scară largă ca supliment antioxidant și anti-îmbătrânire. Quercetina s-a dovedit a inversa aproximativ 70% din modificările cauzate de lipsa gravitației și a protejat celulele de excesul de specii reactive de oxigen.

„Aceste descoperiri definesc semnele distinctive ale alterării celulelor imune în microgravitația simulată, cu corelație cu zborul spațial. expuneri la șoareci și oameni”, a spus Winer.

„Această lucrare ajută la definirea căilor de cercetare viitoare în mecanoimunologie și astroimunologie și oferă oportunități de a dezvolta contramăsuri pentru a menține funcția celulară normală în spațiu.”

„Implicațiile sunt uriașe, dincolo de oamenii din spațiu”, adaugă el. . Cercetătorii sunt încântați să exploreze schimbările paralele pe care le găsesc, care au loc la oamenii îmbătrâniți pe teren și să folosească cunoștințele pentru a proiecta intervenții care pot inversa disfuncția imunitară care însoțește îmbătrânirea.

(Fluierul)