太空旅行削弱我们的免疫系统:现在科学家可能知道为什么

6月8日 09:49 引自:phys.org

图片来源:Pixabay/CC0 公共领域

太空中的微重力会扰乱人体生理机能,对宇航员的健康有害,这一事实在早期的阿波罗任务中首次意识到,当时宇航员在执行任务后经历了内耳障碍、心律失常、低血压、脱水和骨骼中的钙流失。

阿波罗任务中最引人注目的观察结果之一是,超过一半的宇航员在返回地球后一周内患上了感冒或其他感染。一些宇航员甚至经历了休眠病毒的重新激活,例如水痘病毒。这些发现激发了对弱重力或“微重力”对免疫系统影响的研究,几十年来,科学家们一直在探索这种影响,科学家们几十年来一直在探索载人火箭发射、航天飞机旅行和空间站停留,或者有时通过在地球实验室中模拟太空重力。

在由第一批女宇航员之一米莉休斯-富尔福德博士领导的最后一项研究中,加州大学旧金山分校和斯坦福大学的研究人员现在表明,宇航员在太空旅行期间免疫系统的减弱可能部分是由于异常激活称为 T 调节细胞 (Tregs) 的免疫细胞。

当感染不再威胁时,Tregs 通常会被触发以降低免疫反应,并且是从癌症到 COVID-19 等疾病的免疫反应的重要调节剂。然而,在微重力条件下,研究人员发现 Treg 发生了变化,甚至在免疫系统受到挑战之前,它们就已经做好了工作的准备。当他们在微重力条件下用一种常用于研究模拟疾病病原体的化学物质刺激来自血液样本的人体免疫细胞的免疫反应时,他们发现 Tregs 有助于抑制被触发的免疫反应。这一意外发现于 6 月 7 日在线发表在《自然科学报告》杂志上。

Hughes-Fulford 于 1991 年通过她的实验成为第一位绕地球轨道运行的女性有效载荷专家,几十年来,直到她 2 月因白血病去世,她一直在研究微重力对健康的影响,首先重点研究骨质疏松症,后来又研究了微重力对健康的影响。专注于免疫系统。作为旧金山退伍军人事务医学中心的研究员和加州大学旧金山分校长期隶属于医学系的教员,休斯-富尔福德指导了有抱负的太空科学家,包括这项最新免疫学研究的联合首席研究员。

Jordan Spatz 博士是太空科学家和加州大学旧金山分校的医学生,他在休斯-富尔福德去世后成为该研究的联合 PI,他指出,随着太空旅行变得越来越商业化和越来越普遍,对太空旅行者健康状况的担忧正在加剧。可能会增长。

“在太空计划的早期,大多数宇航员都很年轻,而且非常健康,但现在他们往往接受了更多的训练并且年龄更大,”斯帕茨说。“此外,除了宇航员,随着太空飞行的商业化,还会有更多的老年人和健康状况不佳的人经历微重力。从太空医学的角度来看,我们看到微重力对人体有很多不好的影响,我们希望获得在太空旅行中减轻微重力影响的能力。”

这项新研究推进了 Hughes-Fulford 领导的早期研究,证实了她之前在太空和模拟微重力实验中的一些发现,同时贡献了更多的分子发现。Hughes-Fulford 早些时候发现免疫系统的 T 淋巴细胞反应较弱,其中一些直接攻击特定病原体,而其中一些有助于协调免疫反应。

“这是双重打击,”斯坦福大学医学院麻醉学系副教授、医学博士、联合 PI Brice Gaudilliere 说。“T淋巴细胞免疫激活反应减弱,但Tregs的免疫抑制反应加剧。” 研究人员还发现,“自然杀伤”淋巴细胞在模拟微重力下不太活跃,而产生抗体的 B 细胞似乎不受影响。

研究人员使用带有电机驱动旋转的专用圆柱形细胞培养容器模拟血液样本中的微重力,这是一种长期建立的微重力研究工具,但单细胞分析的方法是独一无二的。科学家们通过特定类型识别出单个免疫细胞,并使用金属标签和质谱法同时检测和量化数十种在免疫功能中发挥作用的蛋白质,此外还确认了先前确定的基因激活改变模式。