细菌,真菌和病毒可以通过我们吃的食物进入肠道。幸运的是,肠内的上皮细胞可作为一种强大的屏障,防止这些微生物侵入我们的身体其他部位。
由加利福尼亚大学河滨分校的生物医学科学家领导的研究小组发现,即使在从微重力环境中移除后,模拟微重力(例如在太空中遇到的微重力)也会破坏上皮屏障的功能。
Declan McCole说:“我们的发现对我们了解太空旅行对宇航员在肠道中的肠道功能的影响以及他们抵御破坏肠道上皮屏障功能的物质的影响的能力具有重要意义。”加州大学河滨医学院生物医学科学教授,他领导了这项研究,今天在《科学报告》上发表。
在太空中遇到的微重力环境对人体生理有深远的影响,导致临床症状和疾病,包括肠胃炎;先前的研究表明,微重力会削弱人体的免疫系统。还显示出微重力会增加肠道疾病的致病能力,这些能力是由食源性细菌(如沙门氏菌)引起的。
麦考尔说:“我们的研究首次表明,微重力环境使上皮细胞无法抵抗弱化这些细胞屏障特性的药物的作用。”“重要的是,我们观察到该缺陷在从微重力环境中移除后最多保留了14天。”
渗透性诱导剂McCole的研究小组选择研究的是乙醛,一种乙醇代谢物。McCole解释说,酒精会损害正常人和酒精性肝病患者的屏障功能,并增加胃肠道通透性。
他补充说,肠上皮的屏障功能对于维持健康的肠至关重要。当破裂时,会导致渗透性或泄漏性增加。反过来,这会大大增加感染和慢性炎症的风险,例如炎症性肠病,腹腔疾病,1型糖尿病和肝病。
McCole的团队使用了旋转壁容器(一种将细胞保持在模拟失重的受控旋转环境中的生物反应器)来检查模拟微重力对培养的肠上皮细胞的影响。
在血管中培养18天后,研究小组发现肠上皮细胞显示出“紧密连接”的延迟形成,“紧密连接”是连接各个上皮细胞的连接,是维持不可渗透性所必需的。旋转壁血管还会产生紧密连接组件的变化模式,该模式在将肠上皮细胞从血管中取出后最多保留14天。
McCole说:“我们的研究是第一个研究从模拟微重力环境中移出后上皮细胞屏障特性的功能变化是否能持续持续的研究。”“我们的工作可以为长期太空旅行和殖民化提供信息,在这种情况下,接触食源性病原体可能导致比地球上更严重的病理。”