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太空飞行健康问题不容忽视,微重力环境下改变人体肠道细胞分子结构

Emma Chou

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由于太空飞行的特殊条件,宇航员的健康面临着许多挑战,其中有各种各样的传染性微生物,攻击被抑制的免疫系统。

在新研究中,Cheryl Nickerson、主要作者Jennifer Barrila和同事描述了人类细胞在太空飞行期间被肠道病原体鼠伤寒沙门氏菌感染的情况。它们展示了太空微重力环境如何改变人类肠道细胞的分子结构,以及这些表达模式如何在感染反应中进一步改变。在另一项研究中,研究人员还在被感染的宿主细胞内检测到细菌病原体的分子变化。

研究结果为感染过程提供了新的见解,并可能导致在太空飞行期间和地球上不那么陌生的条件下对抗入侵性病原体的新方法。这一研究发表在最新一期的自然出版集团期刊《npj微重力》(npj Microgravity)上。

在这项研究中,人类肠道上皮细胞在航天飞机STS-131任务中进行培养,其中一部分培养物要么感染了沙门氏菌,要么未感染作为对照。

这项新研究发现,与地面对照样本相比,人类细胞中的RNA和蛋白质表达以及细菌细胞中的RNA表达发生了全球性的改变,并强化了该团队此前的发现,即太空飞行可能会增加感染性疾病的可能性。

基础微生物学和应用微生物学生物设计中心的研究员Nickerson和Barrila跟同事一直在使用航天飞行器作为一种独特的实验工具,研究身体的变化,像微重力环境可以改变宿主和病原在感染过程中的反应。

在这一系列开创性的太空飞行和地面飞行模拟研究中,Nickerson的研究小组证明了航天环境会加剧病原微生物的致病特性或毒性,比如沙门氏菌,当同样的微生物在实验室常规条件下培养时,是无法观察到的。

这些研究提供了关于高毒性的潜在机制以及如何驯服或战胜它的线索。然而,这些研究中,只有沙门氏菌是在太空飞行中培养的,感染则在细菌返回地球后进行的。

 “我们很感激NASA为我们的团队提供的机会,来研究太空飞行中的整个感染过程,这为传染病的力学生物学提供了新的见解,可以用来保护宇航员的健康,减轻传染病的风险。” Nickerson说,“随着我们向距离地球更远、更长时间的人类探索任务过渡,这一点变得越来越重要。” 

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://phys.org/news/2021-03-highlights-infection-human-cells-spaceflight.html

https://www.nature.com/articles/s41526-021-00136-w


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