Блог

Jul 28, 2023

Nrf2 облегчает космические полеты

Коммуникационная биология, том 6, номер статьи: 875 (2023) Цитировать эту статью 308 Доступ 4 Подробности об альтернативных метриках Стрессы, связанные с космическими полетами, влияют на здоровье через различные системы организма, в том числе

Биология связи, том 6, Номер статьи: 875 (2023) Цитировать эту статью

308 Доступов

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Стрессы, связанные с космическими полетами, влияют на здоровье через различные системы организма, включая кроветворную и иммунную системы, причем последствия варьируются от умеренных изменений гомеостаза до серьезных заболеваний. В этих изменениях, по-видимому, участвует окислительный стресс, а транскрипционный фактор Nrf2, который регулирует экспрессию набора генов цитопротекторной и антиоксидантной реакции на стресс, участвует в реакции на стрессы, вызванные космическим полетом. Здесь мы показываем посредством анализа мышей из проекта MHU-3, в котором мыши с нокаутом Nrf2 путешествовали в космосе в течение 31 дня, что мыши, лишенные Nrf2, более серьезно страдают от иммуносупрессии, вызванной космическим полетом, чем мыши дикого типа. Мы обнаружили, что месячный космический полет вызвал экспрессию генов маркеров воспаления тканей у мышей дикого типа, и этот эффект был еще более выраженным в отсутствие Nrf2. Одновременно с индукцией воспалительных состояний потребление коагуляционно-фибринолитических факторов и тромбоцитов увеличивалось во время космического полета и еще больше ускорялось из-за дефицита Nrf2. Эти результаты подчеркивают, что Nrf2 смягчает вызванное космическим полетом воспаление, последующую иммуносупрессию и тромботическую микроангиопатию. Эти наблюдения раскрывают новую стратегию решения проблем со здоровьем, возникающих во время космического полета.

Недавние исследования в области биологии космических полетов привели к прогрессу в понимании того, что в необычных условиях окружающей среды, таких как экстремальная радиация и условия микрогравитации в космосе, животные страдают от различных патофизиологических нарушений. Чтобы подготовиться к следующей эпохе продолжительных космических путешествий, решающее значение приобретает точная оценка воздействия космических путешествий на организм человека. Доза радиационного облучения во время пребывания на Международной космической станции (МКС) оценивается в 150 мЗв/год1, что в 70 раз превышает среднюю дозу в Японии. Постоянное облучение низкими дозами вызывает накопление активных форм кислорода (АФК)2,3,4. Учитывая множество доказательств клеточного воспаления, вызванного АФК, и последующей иммунной дисфункции5, регулирование метаболизма АФК кажется одной из наиболее полезных стратегий защиты организма от стойких радиационных поражений во время космических путешествий.

Микрогравитация вызывает изменения в распределении жидкости в организме. Хотя постепенные изменения артериального давления хорошо контролируются, когда тело находится в вертикальном положении при нормальной силе тяжести, этот градиент становится равномерным по всему телу в пространстве, что создает нагрузку на центральную сердечно-сосудистую систему6,7. Это приводит к сдвигу жидкости, вызывает значительное повышение микрососудистого давления в центральном отделе и голове и вызывает симптомы в центральной нервной системе через внутричерепную гипертензию8. Примечательно, что предыдущие исследования показали, что общий объем циркулирующей плазмы снижается во время космических полетов, что приводит к увеличению параметров эритроцитов (эритроцитов) в результате гемоконцентрации9, в то время как разрушение эритроцитов ускоряется в результате стресса космического полета10. Полицитемическое состояние постепенно меняется за счет гемопоэтической адаптации к микрогравитации во время пребывания в космосе11. Напротив, в результате перераспределения жидкости во время адаптации к приземной гравитации у астронавтов, вернувшихся из космоса, развивается настоящая анемия12.

Было показано, что помимо космического излучения изменения гравитации также генерируют АФК в клетках13, что может привести к инициированию и прогрессированию воспаления5. В совокупности эти наблюдения исследований космической биологии подтверждают представление о том, что механический стресс, вызванный микрогравитацией, и окислительный стресс, вызванный радиацией, сходятся, воздействуя на организм, и совместное воздействие этих двух стрессов может привести к последствиям после космической миссии, таким как более высокий уровень сердечно-сосудистых заболеваний14, нервно-глазных заболеваний15 и/или стойкого гемолиза10.