Bakterie, svampar, och virus kan komma in i vår tarm genom maten vi äter. Lyckligtvis, epitelcellerna som kantar våra tarmar fungerar som en robust barriär för att förhindra dessa mikroorganismer från att invadera resten av våra kroppar.

En forskargrupp ledd av en biomedicinsk forskare vid University of California, Riverside, har funnit att simulerad mikrogravitation, som den man stöter på under rymdfärd, stör epitelbarriärens funktion även efter avlägsnande från mikrogravitationsmiljön.

"Våra fynd har implikationer för vår förståelse av effekterna av rymdresor på tarmfunktionen hos astronauter i rymden, såväl som deras förmåga att motstå effekterna av ämnen som äventyrar intestinal epitelbarriärfunktion efter deras återkomst till jorden, sa Declan McCole, en professor i biomedicinska vetenskaper vid UC Riverside School of Medicine, som ledde studien som publicerades idag i Vetenskapliga rapporter .

Mikrogravitationsmiljön som påträffas i rymden har djupgående effekter på människans fysiologi, leder till kliniska symtom och sjukdomar inklusive gastroenterit; Tidigare studier har visat att mikrogravitation försvagar det mänskliga immunförsvaret. Mikrogravitation har också visat sig öka den tarmsjukdomsframkallande förmågan hos livsmedelsburna bakterier som salmonella.

"Vår studie visar för första gången att en mikrogravitationsmiljö gör epitelceller mindre kapabla att motstå effekterna av ett medel som försvagar barriäregenskaperna hos dessa celler, " sa McCole. "Viktigt, vi observerade att denna defekt bibehölls upp till 14 dagar efter avlägsnande från mikrogravitationsmiljön."

Det permeabilitetsinducerande medlet McColes team valde att undersöka var acetaldehyd, en alkoholmetabolit. McCole förklarade att alkohol äventyrar barriärfunktionen och ökar gastrointestinal permeabilitet hos normala försökspersoner och hos patienter med alkoholisk leversjukdom.

Barriärfunktionen hos tarmepitel, han lade till, är avgörande för att upprätthålla en frisk tarm; när det störs, det kan leda till ökad permeabilitet eller läckage. Detta, i tur och ordning, kan avsevärt öka risken för infektioner och kroniska inflammatoriska tillstånd såsom inflammatorisk tarmsjukdom, celiaki, Typ 1 diabetes, och leversjukdom.

McColes team använde ett roterande väggkärl - en bioreaktor som upprätthåller celler i en kontrollerad rotationsmiljö som simulerar nästan viktlöshet - för att undersöka effekten av simulerad mikrogravitation på odlade tarmepitelceller.

Efter odling i 18 dagar i kärlet, teamet upptäckte tarmepitelceller visade försenad bildning av "tight junctions, " som är kopplingar som förbinder enskilda epitelceller och är nödvändiga för att bibehålla ogenomtränglighet. Det roterande väggkärlet producerar också ett förändrat mönster av tight junction montering som bibehålls upp till 14 dagar efter att tarmepitelcellerna togs bort från kärlet.

"Vår studie är den första som undersöker om funktionella förändringar av epitelcellers barriäregenskaper upprätthålls över tid efter avlägsnande från en simulerad mikrogravitationsmiljö, "Mccole sa. "Vårt arbete kan informera långsiktiga rymdresor och kolonisering där exponering för en livsmedelsburen patogen kan resultera i en mer allvarlig patologi än på jorden."