Os cientistas do Arizona investigam efeitos intrigantes do voo espacial nos micróbios patogénicos microbianos

No Instituto do Biodesign da Universidade Estadual do Arizona, Cheryl Nickerson e sua equipe têm investigado os efeitos intrigantes do voo espacial nos micróbios patogénicos microbianos.

Em um papel novo que parece na introdução actual do jornal PLOS UM, a equipe relata seu trabalho recente que examina respostas voo-induzidas dentro e potencial do micróbio patogénico fungoso, albicans da doença infecciosa da Candida. A Aur-Mentira Crabb- do Autor principal junta-se a uma equipa de investigação colaboradora do multi-instituto neste estudo, que representa o primeiro perfilamento global da expressão genética e a caracterização fenotípica de um micróbio patogénico fungoso durante o voo espacial.

O estudo novo relata o regulamento diferencial de 452 genes em albicans voo-cultivados do C., comparado às pilhas fungosas cultivadas sob circunstâncias terra-baseadas de outra maneira idênticas. A expressão de uma grande variedade de famílias funcional diversas do gene foi alterada, incluindo aquelas agregação e brotamento de regulamento de pilha, a formação do biofilm e a resistência aos esforços patogénese-relacionados e às drogas antifungosas. Em conformidade com os dados da expressão genética, os albicans do C. demonstrados aumentaram a agregação de pilha e um teste padrão de brotamento diferencial em resposta ao crescimento sob circunstâncias da microgravidade.

“Nossa pesquisa tem implicações médicas importantes para a segurança do voo espacial e pode igualmente derramar a luz nos mecanismos até agora deficientemente compreendidos da infecção do micróbio patogénico e da trajectória da doença, no espaço e na terra,” de acordo com Crabb-.

A Candida é um tipo de micro-organismo eucariótica do fungo-um. Frequentemente encontra-se nos solos e na água e é-se ubíquo em ambientes sintéticos, incluindo o vaivém espacial e a Estação Espacial Internacional. Os albicans do C. são parte da flora normal de seres humanos, presente na pele, na cavidade oral, e nos intervalos gastrintestinais, urogenital e vaginal.

Embora exista em 80 por cento da população humana como um convidado discreto, os albicans do C. são um micróbio patogénico oportunista, girando circunstâncias particulares inferiores hostis. Este processo envolve uma transição de unicellular, fermento-como pilhas a um formulário multicellular, filamentous e invasor, provocado por sugestões ambientais específicas.

O micróbio patogénico em seu estado transformado levanta um risco significativo da doença infecciosa. É um inimigo particularmente tenaz em indivíduos immunocompromised, como aqueles que submetem-se ao tratamento para o AIDS, quimioterapia ou transplantação da medula, e pode igualmente causar a doença nos indivíduos normais que tomam antibióticos. O fungo não-verificado pode causar infecções superficiais da mucosa (tais como a endomicose) mas igualmente conduz às vezes à candidíase sistemática, uma condição potencial letal.

No estudo actual, as culturas celulares fungosas de albicans do C. foram voadas a bordo do vaivém espacial Atlantis, na Missão de Vaivém Espacial STS-115 da NASA. Os albicans do C. são um interesse considerável durante as missões do voo espacial, como o ambiente áspero e rigoroso encontrado por astronautas enfraquece seu sistema imunitário, deixando exploradores do espaço especialmente vulneráveis. Certamente, tais infecções não são raras entre grupos de vôo e são da preocupação grave durante umas missões mais longas.

Quando as mudanças fenotípicas induzidas pelo voo espacial eram consistentes com as características associadas com a virulência aumentada, as culturas dos albicans do voo espacial C. não exibiram a virulência aumentada quando os ratos foram expor através da injecção de i.p. Uma pesquisa Mais Adicional est?a determinado conclusiva se o voo espacial altera a virulência dos albicans do C. Da importância particular é avaliar se o sistema imunitário comprometido de astronautas poderia influenciar sua susceptibilidade ao infecti dos albicans do C. sobre. A propensão de albicans do C. causar infecções mucosas e profundas do tecido, acoplada com a condição immunosuppressive característica de membros de grupo de vôo, faz uma avaliação mais completa do imperativo potencial da virulência.

A pesquisa nova é a primeira para demonstrar o regulamento global induzido pelo voo espacial em uma etapa essencial do micróbio patogénico-um eucariótica na avaliação do doença-risco. Os Resultados desta pesquisa igualmente servirão para dirigir as experiências futuras do voo espacial e permitirão que os cientistas aumentem mais sua compreensão da resposta dos micro-organismos ao ambiente da microgravidade. O papel potencial de reguladores transcricionais gosta de Cap1, assim como outras características associadas com um fenótipo da virulência são terra fértil para o estudo futuro.

“Esta pesquisa serve como um trampolim para informar estudos em curso do voo espacial de albicans da Candida, assim como para pôr nossos estudos terra-baseados no contexto,” diz o co-autor Sheila Nielsen-Priess, do Departamento da Imunologia e da Doença Infecciosa, Universidade Estadual de Montana. “O objectivo último é conseguir uma compreensão melhor de como os albicans do C. causam a infecção, no espaço ou aqui na Terra. Estudar o fermento no ambiente extremo da microgravidade fornece um indicador adicional através de que para ver a resposta celular e para compreender melhor seu comportamento.”

O grupo de Nickerson tem uma reputação longa e produtiva de examinar os efeitos da microgravidade nos vários micro-organismos patogénicos conhecidos para causar a doença nos seres humanos. Em estudos precedentes, enviaram uma variedade de micróbios patogénicos para o estudo a bordo de diversas missões de vaivém espacial diferentes para avaliar alterações na expressão global do gene e da proteína, na morfologia e na virulência.

Entre os resultados mais notáveis desta pesquisa seja que os micróbios patogénicos alteram global suas expressão genética e propriedades doença-relacionadas durante a cultura do voo espacial nas maneiras que não podem ser observadas durante as aproximações experimentais tradicionais, onde a força da gravidade pode mascarar as respostas chaves.

Uma dos factores chaves que influenciam a expressão genética e de alterações fisiológicos às pilhas patogénicos em microgravidade-ambos prokaryotic e eucariótica-está uma propriedade conhecida como a fluido-tesoura. Isto refere o nível de abrasão causado pelos líquidos extracelulares que fluem sobre superfícies da pilha.

Sob circunstâncias da microgravidade, a fluido-tesoura é reduzida, provocar muda na expressão genética e em alterações fenotípicas associadas. Tais mudanças podem de facto imitar o encontro na terra, por exemplo, regiões dos micróbios das circunstâncias no corpo humano onde a fluido-tesoura é reduzida similarmente, incluindo o gastrintestinal, urogenital e nas vias respiratórias.

Previamente, a equipe de Nickerson relatou o marco que encontra que o voo espacial aumentou a virulência da Salmonela typhimurium, que foi validada independente em duas Missões do vaivém espacial separadas. Seus estudos complementares com os colaboradores da NASA mostrados alteraram respostas doença-relacionadas para Pseudomonas - aeruginosa e um Estafilococo resistente da meticilina - a tensão (MRSA) áurea quando expor ao voo espacial ou às circunstâncias voo-análogas produzido na terra.

Para simular a microgravidade na terra, um instrumento conhecido como um bioreactor de giro da embarcação (RWV) da parede é usado. Este dispositivo cilíndrico gira delicadamente as pilhas, mantendo as em suspensão nas baixas circunstâncias fluidic relevantes àquelas encontram no voo espacial e no corpo humano durante a infecção.

Nickerson e seus colegas demonstraram que uma proteína conservada conhecida como Hfq serve como um regulador mestre que as Salmonelas dos controles e outras respostas bacterianas do micróbio patogénico aos ambientes do voo espacial e do analogue do voo espacial. Os resultados são significativos, não somente para compreender os mecanismos do regulamento bacteriano do gene mas igualmente como um alvo potencial para as terapias futuras contra a infecção patogénico.

“Eu sou satisfeito que a pesquisa do voo espacial da nossa equipe continua a fornecer a evidência de obrigação do valor da plataforma original da microgravidade para revelar respostas moleculars e celulares novas em uma variedade de micróbios patogénicos humanos diferentes que são relevantes a como causam a infecção e a doença no corpo,” dizem Nickerson. Os resultados deste trabalho têm implicações a jusante para a saúde de astronautas e do público geral na Terra.

Source: Universidade Estadual do Arizona