Czy mikroby Ziemi mogą stać się bardziej śmiercionośne w kosmosie?

Nowe badanie pokazuje, że w sytuacjach naśladujących mikrograwitację (znaną w środowiskach takich jak stacja kosmiczna),

Naukowcy odkryli, że w warunkach naśladujących mikrograwitację podczas lotu kosmicznego patogen Salmonella przenoszony przez żywność infekuje modele 3D ludzkiej tkanki jelitowej na znacznie wyższych poziomach.

Wyniki mogą być ważne dla Jak mówi badaczka z Arizony, Sherrill Nickerson.

To badanie opiera się na wcześniejszych pracach tego samego zespołu, pokazując, że siły fizyczne powodujące ścinanie płynów, działające zarówno na patogen, jak i na gospodarza, mogą zmienić sposób ich działania.

Czytaj więcej:

Ścinanie płynu to pomiar siły w poruszających się płynach.

Zrozumienie tej delikatnej interakcji między gospodarzem a patogenami podczas infekcji ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia zdrowia astronautów, szczególnie podczas długich misji kosmicznych.

Badania te rzucają również światło na procesy zakaźne, które nadal są w dużej mierze tajemnicze na Ziemi, gdzie w niektórych tkankach naszego ciała zakażonych patogenami, w tym w przewodzie pokarmowym, występują niskie siły ścinające płynów.

Model współjelitowy 3D wykorzystany w tym badaniu wiernie odwzorowuje strukturę i zachowanie tych samych tkanek w ludzkim ciele i pozwala lepiej przewidywać reakcje na zakażenie w porównaniu z konwencjonalnymi laboratoryjnymi kulturami komórkowymi.

Wyniki wykazały dramatyczne zmiany w ekspresji genów trójwymiarowych komórek jelitowych.

Wiele z tych zmian wystąpiło w genach, o których wiadomo, że są blisko spokrewnione z zadziwiającą zdolnością S. Typhimurium do inwazji i kolonizacji komórek gospodarza oraz uniknięcia nadzoru i zniszczenia przez układ odpornościowy gospodarza.

Czytaj więcej:

„Głównym wyzwaniem ograniczającym ludzką eksplorację kosmosu jest brak kompleksowego zrozumienia wpływu podróży kosmicznych na zdrowie załogi” – mówi Nickerson.

„To wyzwanie wpłynie negatywnie na eksplorację kosmosu przez profesjonalnych astronautów, a także cywilów uczestniczących w szybko rozwijającym się komercyjnym rynku kosmicznym na niskiej orbicie okołoziemskiej.

Historia toczy się dalej

„Ponieważ drobnoustroje towarzyszą ludziom, gdziekolwiek podróżują i są niezbędne do kontrolowania równowagi między zdrowiem a chorobą, zrozumienie związku między lotami kosmicznymi a funkcją komórek odpornościowych i mikroorganizmów będzie niezbędne do zrozumienia zagrożeń związanych z chorobami zakaźnymi dla ludzi”.

Nickerson, który współkierował nowym badaniem z Jennifer Barilla, badaczką z Biodesign Center for Basic and Applied Microbiomes, jest również profesorem w College of Life Sciences na Arizona State University. Badania zostały opublikowane w bieżącym numerze Frontiers in Cellular and Infection Microbiology

Czytaj więcej:

Od ponad 20 lat Nickerson jest pionierem w badaniu wpływu środowiska mikrograwitacyjnego lotów kosmicznych na szereg drobnoustrojów chorobotwórczych i jego wpływu na interakcje z komórkami ludzkimi i zakażonymi zwierzętami.

Ważnym odkryciem jest to, że warunki ścinania płynów związane ze środowiskiem o niskiej grawitacji podczas lotów kosmicznych i kulturą analogów podczas lotów kosmicznych są podobne do tych, jakie napotykają patogeny w zakażonym gospodarzu, oraz że warunki te mogą wywoływać wyjątkowe zmiany w zdolności drobnoustrojów chorobotwórczych, takich jak salmonella, do poważnie infekuje komórki gospodarza i zaostrza chorobę, właściwość znaną jako zjadliwość.

Czynnik zakaźny badany w ramach nowych badań, Salmonella Typhimurium, jest patogenem bakteryjnym odpowiedzialnym za choroby przewodu pokarmowego u ludzi i zwierząt.

Salmonella jest główną przyczyną zgonów z powodu chorób przenoszonych przez żywność w Stanach Zjednoczonych.

Astronauci są podwójnie zagrożeni chorobami zakaźnymi podczas swoich misji z dala od Ziemi. Połączone rygory lotów kosmicznych osłabiają układ odpornościowy.

Jednocześnie niektóre patogeny, takie jak salmonella, mogą wystąpić z powodu warunków niskiego ścinania płynów wywołanych przez mikrograwitację, stając się bardziej skutecznymi czynnikami zakaźnymi.

Przy dłuższych misjach kosmicznych na zaawansowanych etapach planowania i szybko pojawiających się cywilnych lotach kosmicznych ochrona podróżnych w kosmosie przed chorobami zakaźnymi ma kluczowe znaczenie.

Badania takie jak obecne pomagają również zaciągnąć kurtynę na proces infekcji, ujawniając kluczowe szczegóły, które są szeroko istotne w walce z chorobami na Ziemi i poza nią.

Obejrzyj: film NASA przedstawiający mały helikopter lecący nad Marsem