Mod bedre rumsundhed:Forståelse af virkningerne af mikrotyngdekraft på P-glykoprotein

Det dybe rum bliver højst sandsynligt menneskehedens sidste grænse, og rumrejser vil uden tvivl blive meget mere almindelige i fremtiden. Imidlertid, rummet er et meget fjendtligt miljø, ikke kun på grund af de tekniske vanskeligheder, der medfører at tage dertil, men også på grund af de skadelige virkninger, som konstant mikrotyngdekraft har på den menneskelige krop. Nogle eksempler på disse er knogletab, muskelatrofi, og lever- og nyreproblemer, samt rumkørselssyge.

Det burde ikke komme som nogen overraskelse, at astronauter tyr til forskellige stoffer for at lindre symptomerne forårsaget af mikrotyngdekraften. Desværre for dem, mikrotyngdekraft er blevet bemærket at have en betydelig indvirkning på farmakokinetikken af ​​visse lægemidler, hvilket kan føre til ændret effekt og uventede resultater. I særdeleshed, at levere en nøjagtig mængde af et lægemiddel til hjernen er blevet et nøgleproblem i rummets sundhed.

I et nyligt forsøg på at kaste lys over dette problem, et team af forskere fra Beijing Institute of Technology, Kina, undersøgte virkningerne, som mikrogravitation har på P-glycoprotein (P-gp), en vigtig effluxtransportør. Deres resultater er detaljeret i deres papir offentliggjort i Rum:Videnskab og teknologi , den 17. juni 2021.

P-glykoprotein er en ATP-afhængig effluxpumpe, der driver fremmede stoffer ud af celler. Præsenteres i leveren, nyrer, og tarme, dette biomolekyle kan have en betydelig effekt på stofskifte, absorption, fordeling, og udskillelse. Mest vigtigt, P-gp er stærkt udtrykt i de kapillære endotelceller, der skaber blod-hjerne-barrieren og regulerer mange lægemidlers indtrængen i hjernen. Dermed, forståelse af, hvordan mikrogravitation påvirker udtryk og funktion af P-gp er vigtig for fremtidige rummissioner.

Forskerne brugte en ofte vedtaget model til at forstå virkningerne af simuleret mikrotyngdekraft (SMG) på P-gp hos rotter. I denne model, Morey-Holton modellen, mikrogravitation simuleres ved at hænge rotter i halen, så deres bagben forbliver hævede, skabe en vipning med hovedet nedad, der efterligner mange af virkningerne af ægte mikrotyngdekraft. Rotter blev opdelt i tre grupper:en kontrolgruppe og to andre grupper, hvor SMG blev opretholdt i 7 og 21 dage (7d-SMG og 21d-SMG, henholdsvis), hvorigennem virkningerne af forskellige mikrotyngdekraftsvarigheder forventes at blive undersøgt.

Holdet udførte først eksperimenter for at bestemme niveauerne af P-gp-ekspression og effluxfunktionen af ​​P-gp. De fandt, at P-gp-ekspression og funktion var signifikant højere i 21d-SMG-gruppen sammenlignet med 7d-SMG-gruppen og CON, fremhæver virkningerne af langvarig mikrogravitationseksponering, der er forskellige fra de kortsigtede. Bagefter, de ledte efter proteiner, der interagerer med P-gp og blev udtrykt på signifikant forskellige niveauer mellem de tre grupper. Gennem en etiketfri proteomikstrategi, de identificerede 26 proteiner, der interagerer med P-gp, som var fælles for begge SMG-grupper. De fleste af disse differentielt udtrykte proteiner regulerede ATP hydrolyse-koblet transmembran transport, blandt andre funktioner. Endelig, interaktionsanalyser antydede mange andre potentielle proteiner, som P-gp kunne interagere med, inklusive varmechokproteiner, natrium/kalium ATP-enzymer, ATP syntase, mikrotubuli-associerede proteiner, og vesikelfusion ATPase.

I betragtning af at de fleste astronauter har rapporteret at tage medicin, der er substrater for P-gp, Det kan være nødvendigt at afklare rollerne af P-gp og de proteiner, det interagerer med under et mikrogravitationsmiljø, for at bevare deres sundhed i fremtidige missioner. "Så vidt vi ved, dette er den første rapport om P-gp-funktion og dets interagerende proteiner i rottehjernen under simuleret mikrotyngdekraft. Vores resultater kan være nyttige ikke kun for yderligere undersøgelser af nervesystemets stabilitet, men også for sikker og effektiv brug af P-gp-substratlægemidler under rumrejser, " fremhæver prof. Yuling Deng, der ledede undersøgelsen.

Meget mangler at blive afklaret om, hvordan langvarig mikrotyngdekraft påvirker vores krop. Stadig, resultaterne af denne undersøgelse baner vejen for en mere fuldstændig forståelse af dette problem. Lad os håbe, at der vil blive udført yderligere forskning, så ingen negative virkninger af at være i rummet fanger fremtidige astronauter på vagt.