Følelse af indespærring i tarmen:Mikrobiomændringer almindelige hos astronauter

Besætningsmedlemmer, der deltog i Mars500-eksperimentet, viste betydelige ændringer i deres tarmmikrobiota fra deres 520 dage i indespærring, ifølge en ny undersøgelse foretaget af forskere ved Université de Montreal og McGill University.

Studiet, offentliggjort i dag i Computational and Structural Biotechnology Journal og finansieret af den canadiske rumfartsorganisation, analyserede data fra afføringsprøver fra seks besætningsmedlemmer fra Rusland, Europa og Kina.

Besætningen boede i et fuldstændig lukket habitat i Moskva fra juni 2010 til november 2011 for at simulere en bemandet mission til Mars, som internationale rumorganisationer håber at lave i 2030'erne. Deres indespærring var den længste nogensinde udført med mennesker under kontrollerede forhold.

Målet:at teste virkningen af ​​at leve afskåret fra verden på den fysiologiske og psykologiske sundhed. Til sidst, alle seks besætningsmedlemmer kom frem med store ændringer i deres kropsmasse, muskelstyrke og andre indikatorer, tidligere undersøgelser har vist.

Opdagelsen af ​​mikrobiomændringer repræsenterer en manglende forbindelse mellem disse symptomer og uddyber videnskabsmænds forståelse af, hvor godt astronauter vil være i stand til at arbejde i og komme sig efter langvarig rumflyvning, samt hvordan mennesker generelt interagerer med deres levesteder.

Store forstyrrelser i stofskiftet

Udover at lide betydelige tab af kropsmasse og muskelstyrke, efter at de kom ud af fængslingen, viste Mars500-besætningen store prædiabetiske forstyrrelser i deres glukosemetabolisme, et symptom, der ofte ses efter længere tids rumflyvning.

I deres undersøgelse, forskerne brugte nyudviklet genomisk teknologi til at identificere flere mikrobiomændringer i besætningen, herunder tab af gavnlige tarmbakterier, der normalt nedbryder resistent stivelse, forbedre næringsoptagelsen og forhindre tarmbetændelse.

Analysen opdagede også, at lang indeslutning syntes at øge en række tarmbakterier, der først for nylig blev opdaget hos mennesker, og hvis betydning for menneskers sundhed endnu ikke er korrekt forstået.

"Vi skal være forsigtige med ikke at antage en årsagssammenhæng mellem tarmmikrobiomets ændringer og forstyrrelsen af ​​besætningens metabolisme, " sagde UdeM-biolog Nicholas Brereton, undersøgelsens hovedforfatter og forsker ved universitetets Institut de Recherche en Biologie Végétale.

"Et vigtigt skridt"

"Men den betydelige reduktion i disse særlige tarmbakterier giver mening med symptomerne og identifikation af betydelige mikrobiomændringer er et vigtigt skridt i retning af at beskytte astronauternes sundhed."

Tilføjede sin kollega og medforfatter Frédéric Pitre, en UdeM-biolog:"Det, vi er fascineret af, er den betydelige stigning i specifikke ukendte mikrobielle arter, som er blevet observeret i andre nyere undersøgelser ved hjælp af avancerede metagenomiske teknologier, men som stadig er noget af et mysterium."

Forringelse af astronauters muskuloskeletale og metaboliske sundhed er kendt for at være en væsentlig risikofaktor i rumflyvning, og effekten forventes at blive forstørret i længerevarende missioner, såsom under en bemandet mission til Mars.

Til deres studie, Brereton og hans team udviklede højopløsningsgenomiske teknikker til præcist at identificere og kvantificere tarmmikrobiomer - og til sidst fandt man ud af, at over 200 blev delt mellem besætningen.

"Fælles på tværs af individer"

"Væsentlige dele af det menneskelige mikrobiom er meget unikke for hvert individ, ligesom ethvert andet økosystem, men der er også vigtige tarmbakterier fælles på tværs af individer, " sagde Emmanuel Gonzalez, en metagenomisk specialist ved McGill's Interdisciplinary Initiative in Infection and Immunity.

"Vurdering af mikrobiomet i meget høj opløsning gjorde det muligt for os at observere disse betydelige fælles ændringer i Mars500-besætningen, som ikke tidligere var set, " sagde Gonzalez, undersøgelsens seniorforfatter, som også er tilknyttet McGill's Canadian Center for Computational Genomics.

"En anden interessant sammenligning, " han tilføjede, "var mellem besætningens tarmbakterier og dem på overflader af deres forseglede habitat, som giver reel indsigt i, i hvilket omfang de menneskelige og miljømæssige mikrobiomer kan interagere som en form for dialog mellem økosystemer."

"Reanalyse af Mars500-eksperimentet afslører almindelige tarmmikrobiomændringer hos astronauter forårsaget af langvarig indespærring, " af Nicholas Brereton, Frédéric Pitre og Emmanuel Gonzalez, blev offentliggjort 22. april, 2021 i Computational and Structural Biotechnology Journal .