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Gli scienziati spiegano perché il viaggio nello spazio indebolisce il sistema immunitario umano

La microgravità nello spazio perturba la fisiologia umana ed è nociva per salubrità dell'astronauta, un fatto in primo luogo realizzato durante le missioni iniziali di Apollo quando gli astronauti hanno avvertito le perturbazioni dell'orecchio interno, l'aritmia del cuore, l'ipotensione, la disidratazione e la perdita di calcio dalle loro ossa dopo le loro missioni.

Una delle osservazioni più notevoli dalle missioni di Apollo era quella poco più della metà degli astronauti si è ammalata con i freddo o altre infezioni in una settimana di ritorno alla terra. Alcuni astronauti anche hanno avvertito la riattivazione dei virus dormienti, quale il virus della varicella.

Questi risultati hanno stimolato gli studi sugli effetti di gravità debole, o “la microgravità,„ sul sistema immunitario, che gli scienziati stanno esplorando per le decadi dei lanci dei razzi, del viaggio della navetta e delle limitazioni uomo della stazione spaziale, o a volte simulando la gravità dello spazio in laboratori privi di fantasia.

Nell'ultimo studio piombo da uno dei primi astronauti delle donne, Millie Hughes-Fulford, il PhD, i ricercatori a UCSF e la Stanford University ora hanno indicato che l'indebolimento del sistema immunitario di un astronauta durante il viaggio nello spazio è probabilmente dovuto in parte all'attivazione anormale delle celle immuni chiamate celle del regolatore di T (Tregs).

Tregs normalmente è avviato per dilagare giù le risposte immunitarie quando l'infezione più non minaccia ed è regolatori importanti delle risposte immunitarie nelle malattie che variano dal cancro a COVID-19. Negli stati di microgravità, tuttavia, i ricercatori hanno trovato i cambiamenti in Tregs che li ha preparati per andare lavorare anche prima che il sistema immunitario fosse sfidato. Quando hanno stimolato una risposta immunitaria in celle immuni umane dai campioni di sangue nella microgravità, con un prodotto chimico usato spesso nella ricerca per imitare un agente patogeno di malattia, hanno trovato che Tregs ha contribuito a sopprimere la risposta immunitaria che è stata avviata. Questa scoperta imprevista è pubblicata il 7 giugno online nei rapporti scientifici della natura del giornale.

Hughes-Fulford è diventato il primo specialista femminile del carico utile per orbitare la terra con i suoi esperimenti nel 1991 e per le decadi, fino alla sua morte dovuto la leucemia a febbraio, ha studiato gli effetti di microgravità su salubrità, in primo luogo con enfasi su osteoporosi e più successivamente con un fuoco sul sistema immunitario. Come un ricercatore al centro medico di affari dei veterani di San Francisco e docente di UCSF lungamente affiliato con il dipartimento di medicina, Hughes-Fulford mentored gli scienziati di spazio d'aspirazione, compreso i ricercatori co-principali di questo ultimo studio dell'immunologia.

La Giordania Spatz, PhD, uno scienziato di spazio e studente di medicina di UCSF che si è trasformato in in co-PI dello studio dopo la morte di Hughes-Fulford's, celebre che mentre il viaggio nello spazio diventa sempre più commercializzato e più comune, interessa sopra lo stato di salute dei viaggiatori dello spazio sono probabile svilupparsi.

Presto nel programma spaziale, la maggior parte dei astronauti erano giovani ed estremamente in buona salute, ma ora tendono ad avere molto più addestramento e sono più vecchi. Inoltre, oltre agli astronauti, con la commercializzazione del volo spaziale ci saranno molte altre più vecchie e persone meno sane che avvertono la microgravità. Da una prospettiva medica dello spazio, vediamo che la microgravità fa molte cattive cose al corpo umano e stiamo sperando di guadagnare la capacità di attenuare alcuni degli effetti di microgravità durante il viaggio nello spazio.„

La Giordania Spatz, PhD, scienziato di spazio e studente di medicina, università di California - San Francisco

Il nuovo studio ha avanzato la ricerca più iniziale piombo da Hughes-Fulford, confermante alcuni dei suoi risultati precedenti dagli esperimenti nello spazio e nella microgravità simulata, mentre contribuiva le scoperte molecolari supplementari. Hughes-Fulford più presto aveva trovato le risposte più deboli dai linfociti T del sistema immunitario, alcuno di cui attacca direttamente gli agenti patogeni specifici ed alcuno di cui la guida orchestrasse la risposta immunitaria.

“È un doppio whammy,„ ha detto co-PI Brice Gaudilliere, il MD, il PhD, un professore associato nel dipartimento dell'anestesia alla scuola di medicina di Stanford University. “C'è un inumidimento delle risposte immuni di attivazione del linfocita T, ma anche un'esacerbazione delle risposte immunosopressive da Tregs.„ I ricercatori egualmente hanno trovato che “i linfociti dell'uccisore naturale„ erano meno attivo nell'ambito di microgravità simulata, mentre i linfociti B producenti anticorpo sono sembrato essere inalterati.

I ricercatori hanno simulato la microgravità in campioni di sangue con specializzata, cilindrico, imbarcazione di coltura cellulare con rotazione con comando a motore, uno strumento stabilito lungo della ricerca di microgravità, ma il metodo di analisi unicellulare era unico. Gli scienziati hanno identificato le diverse celle immuni per tipo specifico ed hanno usato i tag del metallo e la spettroscopia di massa per individuare e quantificare simultaneamente dozzine di proteine che svolgono un ruolo nella funzione immune, oltre alla conferma precedentemente ha identificato i reticoli dell'attivazione alterata del gene.

Source:
Journal reference:

Spatz, J.M., et al. (2021) Human immune system adaptations to simulated microgravity revealed by single-cell mass cytometry. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-021-90458-2.