Gli scienziati dell'Arizona studiano gli effetti intriganti del volo spaziale sugli agenti patogeni microbici

All'Istituto di Biodesign dell'Arizona State University, Cheryl Nickerson ed il suo gruppo stanno studiando gli effetti intriganti del volo spaziale sugli agenti patogeni microbici.

In un nuovo documento che sembra nella questione attuale del giornale PLOS UNO, il gruppo riferisce le loro risposte indotte da volo spaziale d'esame del lavoro recente dentro ed il potenziale dell'agente patogeno fungoso, albicans della malattia infettiva del Candida. La Aur-Bugia Crabb- dell'Autore principale fa parte di un gruppo di ricerca di collaborazione dell'multi-istituto in questo studio, che rappresenta il primo delineamento globale dell'espressione genica e la caratterizzazione fenotipica di un agente patogeno fungoso durante il volo spaziale.

Il nuovo studio riferisce il regolamento differenziale di 452 geni nei albicans volo spaziale-coltivati del C., confrontato alle celle fungose coltivate nelle circostanze a terra altrimenti identiche. L'espressione di un'ampia varietà di famiglie dal punto di vista funzionale diverse del gene è stata alterata, compreso quelle l'aggregazione e germogliamento di regolamentazione delle cellule, formazione del biofilm e la resistenza agli sforzi in relazione con la patogenesi ed alle droghe antifungose. In accordo i dati di espressione genica, i albicans del C. dimostrati hanno migliorato l'aggregazione delle cellule e un reticolo germogliante differenziale in risposta alla crescita nelle circostanze di microgravità.

“La Nostra ricerca ha implicazioni mediche importanti per la sicurezza di volo spaziale e può anche fare luce sui meccanismi finora capiti male dell'infezione dell'agente patogeno e della traiettoria di malattia, sia nello spazio che su terra,„ secondo Crabb-.

Il Candida è un tipo di microrganismo eucariotico del fungo-un. Spesso è trovato in suoli ed acqua ed è onnipresente negli ambienti artificiali, compreso la navetta spaziale e la Stazione Spaziale Internazionale. I albicans del C. fa parte della flora normale degli esseri umani, presente sull'interfaccia, nella cavità orale e nei tratti gastrointestinali, urogenitali e vaginali.

Sebbene esista in 80 per cento della popolazione umana come ospite discreto, i albicans del C. è un agente patogeno opportunistico, girante le circostanze particolari di sotto ostili. Questo trattamento comprende una transizione dalle celle unicellulari e del tipo di lievito ad un modulo multicellulare, filamentoso e dilagante, avviato dalle indicazioni ambientali specifiche.

L'agente patogeno nel suo stato trasformato comporta un rischio significativo della malattia infettiva. È un nemico particolarmente tenace in persone immunocompromised, come quelli che subiscono il trattamento per l'AIDS, la chemioterapia o trapianto del midollo osseo e può anche causare la malattia in persone normali che catturano gli antibiotici. Il fungo incontrollato può causare le infezioni superficiali della mucosa (quale il tordo) ma egualmente a volte piombo alla candidosi sistematica, uno stato potenzialmente letale.

Nello studio corrente, le colture cellulari fungose dei albicans del C. sono state pilotate a bordo della navetta spaziale Atlantide, sulla Missione di Navetta Spaziale della NASA STS-115. I albicans del C. è una considerevole preoccupazione durante le missioni di volo spaziale, poichè l'ambiente duro e rigoroso incontrato dagli astronauti indebolisce il loro sistema immunitario, lascianti i viaggiatori dello spazio particolarmente vulnerabili. Effettivamente, tali infezioni non sono rare fra le squadre di volo e sono di grave preoccupazione durante le missioni più lunghe.

Mentre i cambiamenti fenotipici indotti dal volo spaziale erano coerenti con le funzionalità connesse con virulenza aumentata, le culture dei albicans di volo spaziale C. non hanno esibito la virulenza intensificata quando i mouse sono stati esposti attraverso l'iniezione di i.p. Ulteriore ricerca è richiesta di determinare conclusivamente se il volo spaziale altera la virulenza dei albicans del C. Di importanza particolare è valutare se il sistema immunitario compromesso degli astronauti potrebbe influenzare la loro predisposizione al infecti dei albicans del C. sopra. La tendenza dei albicans del C. a causare le infezioni mucose e profonde del tessuto, accoppiata con lo stato immunosopressivo caratteristico dei membri di squadra di volo, realizza una valutazione più accurata dell'imperativo potenziale di virulenza.

La nuova ricerca è la prima per dimostrare il regolamento globale indotto dal volo spaziale ad un punto essenziale dell'agente patogeno-un eucariotico nella valutazione di malattia-rischio. I Risultati da questa ricerca egualmente serviranno a dirigere gli esperimenti futuri di volo spaziale e che permetteranno che gli scienziati più ulteriormente migliorino la loro comprensione della risposta dei microrganismi all'ambiente di microgravità. Il ruolo potenziale dei regolatori trascrizionali gradisce Cap1 come pure altre caratteristiche connesse con un fenotipo di virulenza sono terra fertile per lo studio futuro.

“Questa ricerca servisce da trampolino informare gli studi in corso di volo spaziale sui albicans del Candida come pure mettere i nostri studi a terra nel contesto,„ dice il co-author Sheila Nielsen-Priess, del Dipartimento dell'Immunologia e della Malattia Infettiva, il Montana State University. “Lo scopo finale è di raggiungere una migliore comprensione di come i albicans del C. causa l'infezione, nello spazio o qui sulla Terra. Lo Studio del lievito nell'ambiente estremo di microgravità fornisce una finestra supplementare attraverso cui osservare la risposta cellulare e capire meglio il suo comportamento.„

Il gruppo di Nickerson ha un registro lungo e produttivo di esame degli effetti di microgravità sui vari microrganismi patogeni conosciuti per causare la malattia in esseri umani. Negli studi precedenti, hanno inviato vari agenti patogeni per lo studio a bordo di varie missioni di navetta spaziale per valutare le alterazioni nell'espressione globale della proteina e del gene, nella morfologia e nella virulenza.

Fra i risultati più notevoli di questa ricerca sia che gli agenti patogeni globalmente alterano la loro espressione genica e beni in relazione con la malattia durante la cultura di volo spaziale nei modi che non possono essere osservati durante gli approcci sperimentali tradizionali, dove la forza di gravità può mascherare le risposte chiave.

Una dei fattori chiave che influenzano l'espressione genica e delle alterazioni fisiologiche alle celle patogene in microgravità-entrambi prokaryotic e eucariotico-è i beni conosciuti come la fluido-tosatura. Ciò si riferisce al livello di abrasione causato dai liquidi extracellulari che circolano sulle superfici delle cellule.

Nelle circostanze di microgravità, la fluido-tosatura è diminuita, avviare cambia nell'espressione genica e nelle alterazioni fenotipiche associate. Tali cambiamenti possono in effetti imitare l'incontro su terra, per esempio, regioni dei microbi di circostanze nel corpo umano in cui la fluido-tosatura è diminuita similmente, includente nelle vie respiratorie gastrointestinali, urogenitali e.

Precedentemente, il gruppo di Nickerson ha riferito il punto di riferimento che trova che il volo spaziale ha aumentato la virulenza del Salmonella typhimurium, che è stato convalidato indipendente su due Missioni di navetta spaziale separate. I Loro studi di approfondimento con i collaboratori della NASA indicati hanno alterato le risposte in relazione con la malattia per Pseudomonas Aeruginosa e uno sforzo resistente di Staphylococcus aureus della meticillina (MRSA) una volta esposti agli stati di volo spaziale-analogo o di volo spaziale prodotti su terra.

Per simulare la microgravità su terra, un apparato conosciuto come un bioreattore girante dell'imbarcazione (RWV) della parete è utilizzato. Questa unità cilindrica gira delicatamente le celle, tenente li in sospensione nelle circostanze fluide basse relative a quelle incontrano nel volo spaziale e nel corpo umano durante l'infezione.

Nickerson ed i suoi colleghi hanno dimostrato che una proteina conservata conosciuta come Hfq servisce da regolatore matrice che Salmonella di comandi ed altre risposte batteriche dell'agente patogeno agli ambienti di analogo di volo spaziale e di volo spaziale. I risultati sono significativi, non solo per la comprensione dei meccanismi del regolamento batterico del gene ma anche come obiettivo potenziale per le terapie future contro l'infezione patogena.

“Sono piacevole che la ricerca del volo spaziale del nostro gruppo continua a fornire la prova coercitiva del valore della piattaforma unica di microgravità per rivelare le risposte molecolari e cellulari novelle in vari agenti patogeni umani differenti che sono pertinenti a come causano l'infezione e la malattia nell'organismo,„ dicono Nickerson. I risultati di questo lavoro hanno implicazioni a valle per la salubrità sia degli astronauti che di grande pubblico su Terra.

Sorgente: Arizona State University