Космические путешествия могут сделать кишку дырявой
Влияние микрогравитации на эпителиальные клетки кишечника.
Бактерии, грибки и вирусы могут проникать в нашу кишку через пищу, которую мы едим. К счастью, эпителиальные клетки, которые выстилают наш кишечник, служат надежным барьером для предотвращения проникновения этих микроорганизмов в остальные части нашего тела. В настоящее время ученые-биомедики обнаружили, что моделируемая микрогравитация, подобная той, которая встречается в космическом полете, нарушает функционирование эпителиального барьера даже после удаления из микрогравитационной среды.
Бактерии, грибки и вирусы могут проникать в нашу кишку через пищу, которую мы едим. К счастью, эпителиальные клетки, которые выстилают наш кишечник, служат надежным барьером для предотвращения проникновения этих микроорганизмов в остальные части нашего тела.
Исследовательская группа под руководством ученого-биомедика из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружила, что моделируемая микрогравитация, например, та, что встречается в космическом полете, нарушает функционирование эпителиального барьера даже после удаления из микрогравитационной среды.
«Наши выводы имеют значение для нашего понимания влияния космических путешествий на кишечную функцию астронавтов в космосе, а также их способности противостоять воздействию агентов, которые нарушают функцию кишечного эпителиального барьера после их возвращения на Землю», — сказал Деклан Макколе, профессор биомедицинских наук в Медицинской школе Калифорнийского университета в Риверсайде, который возглавлял исследование, опубликованное сегодня в журнале Scientific Reports .
Микрогравитационная среда, встречающаяся в космосе, оказывает глубокое влияние на физиологию человека, приводя к клиническим симптомам и болезням, включая гастроэнтерит; Предыдущие исследования показали, что микрогравитация ослабляет иммунную систему человека. Также было показано, что микрогравитация повышает способность кишечных заболеваний вызывать пищевые бактерии, такие как сальмонелла.
«Наше исследование впервые показывает, что микрогравитационная среда делает эпителиальные клетки менее способными противостоять воздействию агента, который ослабляет барьерные свойства этих клеток», — сказал Макколе. «Важно отметить, что этот дефект сохраняется до 14 дней после удаления из микрогравитационной среды».
Индуцирующим проницаемость агентом, которую выбрал для исследования Макколе, был ацетальдегид, алкогольный метаболит. Маккол объяснил, что алкоголь нарушает барьерную функцию и увеличивает желудочно-кишечную проницаемость у нормальных людей и у пациентов с алкогольной болезнью печени.
Он добавил, что барьерная функция кишечного эпителия имеет решающее значение для поддержания здорового кишечника; когда нарушено, это может привести к увеличению проницаемости или утечки. Это, в свою очередь, может значительно увеличить риск инфекций и хронических воспалительных состояний, таких как воспалительные заболевания кишечника, целиакия, диабет 1 типа и заболевания печени.
Команда Маккола использовала сосуд с вращающейся стенкой — биореактор, который поддерживает клетки в среде с контролируемым вращением, которая имитирует почти невесомость, — чтобы исследовать влияние моделируемой микрогравитации на культивируемые эпителиальные клетки кишечника.
После 18 дней культивирования в сосуде ученые обнаружили, что кишечные эпителиальные клетки показали замедленное образование «плотных соединений», которые являются соединениями, которые соединяют отдельные эпителиальные клетки и необходимы для поддержания непроницаемости. Сосуд с вращающейся стенкой также производит измененный рисунок узла плотного соединения, который сохраняется до 14 дней после удаления кишечных эпителиальных клеток из сосуда.
«Наше исследование является первым, чтобы выяснить, сохраняются ли функциональные изменения барьерных свойств эпителиальных клеток с течением времени после удаления из моделируемой микрогравитационной среды», — сказал Макколе. «Наша работа может дать информацию о длительных космических путешествиях и колонизации, когда воздействие пищевого патогена может привести к более серьезной патологии, чем на Земле».
Источник истории:
Материалы предоставлены Университетом Калифорнии — Риверсайд . Оригинал написан Икбалом Питталвалой. Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.
Ссылка на журнал :
- Росио Альварес, Шерил А. Аист, Аника Сайок-Бесерра, Рональд Р. Марчеллетта, Г. Ким Приск, Деклан Ф. Маккол. Моделируемая микрогравитационная среда вызывает устойчивый дефект функции эпителиального барьера . Научные доклады , 2019; 9 (1) DOI: 10.1038 / s41598-019-53862-3
