Deep space kommer med största sannolikhet att bli mänsklighetens sista gräns, och rymdresor kommer utan tvekan att bli mycket vanligare i framtiden. Dock, rymden är en mycket fientlig miljö, inte bara på grund av de tekniska svårigheter som innebär att åka dit, men också på grund av de skadliga effekter som konstant mikrogravitation har på människokroppen. Några exempel på dessa är benförlust, muskelatrofi, och lever- och njurproblem, samt rymdåksjuka.

Det borde inte komma som någon överraskning att astronauter tar till olika droger för att lindra symptomen som orsakas av mikrogravitation. Tyvärr för dem, mikrogravitation har noterats ha en betydande inverkan på farmakokinetiken för vissa läkemedel, vilket kan leda till förändrad effekt och oväntade resultat. Särskilt, att leverera en korrekt mängd av ett läkemedel till hjärnan har blivit ett nyckelproblem i rymdens hälsa.

I ett nyligen försök att kasta lite ljus över denna fråga, ett team av forskare från Beijing Institute of Technology, Kina, studerade effekterna som mikrogravitation har på P-glykoprotein (P-gp), en viktig utflödestransportör. Deras resultat är detaljerade i deras papper publicerad i Rymd:vetenskap och teknik , den 17 juni 2021.

P-glykoprotein är en ATP-beroende effluxpump som driver ut främmande ämnen ur cellerna. Presenteras i levern, njurar, och tarmar, denna biomolekyl kan ha en betydande effekt på läkemedelsmetabolism, absorption, distribution, och utsöndring. Viktigast, P-gp är starkt uttryckt i de kapillära endotelcellerna som skapar blod-hjärnbarriären och reglerar inträdet av många läkemedel i hjärnan. Således, att förstå hur mikrogravitation påverkar uttrycket och funktionen av P-gp är viktigt för framtida rymduppdrag.

Forskarna använde en ofta antagen modell för att förstå effekterna av simulerad mikrogravitation (SMG) på P-gp hos råttor. I denna modell, Morey-Holton-modellen, mikrogravitation simuleras genom att råttor hängs upp i svansen så att deras bakben förblir upphöjda, skapar en lutning med huvudet nedåt som efterliknar många av effekterna av verklig mikrogravitation. Råttor delades in i tre grupper:en kontrollgrupp och två andra grupper där SMG bibehölls i 7 och 21 dagar (7d-SMG och 21d-SMG, respektive), genom vilken effekterna av olika mikrogravitationsperioder förväntas studeras.

Teamet utförde först experiment för att bestämma nivåerna av P-gp-uttryck och effluxfunktionen av P-gp. De fann att P-gp-uttryck och funktion var signifikant högre i 21d-SMG-gruppen jämfört med 7d-SMG-gruppen och CON, belyser effekterna av långvarig mikrogravitationsexponering som skiljer sig från de kortsiktiga. Efteråt, de letade efter proteiner som interagerar med P-gp och uttrycktes på signifikant olika nivåer mellan de tre grupperna. Genom en etikettfri proteomikstrategi, de identifierade 26 proteiner som interagerar med P-gp som var gemensamma för båda SMG-grupperna. De flesta av dessa differentiellt uttryckta proteiner reglerade ATP-hydrolyskopplad transmembrantransport, bland andra funktioner. Till sist, interaktionsanalyser antydde många andra potentiella proteiner som P-gp kan interagera med, inklusive värmechockproteiner, natrium/kalium ATP-enzymer, ATP-syntas, mikrotubuli-associerade proteiner, och vesikelfusions-ATPas.

Med tanke på att de flesta astronauter har rapporterat att de tar droger som är substrat för P-gp, att klargöra rollerna för P-gp och proteinerna det interagerar med under en mikrogravitationsmiljö kan vara nödvändigt för att bevara deras hälsa i framtida uppdrag. "Så vitt vi vet, detta är den första rapporten om P-gp-funktion och dess interagerande proteiner i råtthjärnan under simulerad mikrogravitation. Våra resultat kan vara till hjälp inte bara för ytterligare studier om nervsystemets stabilitet, men också för säker och effektiv användning av P-gp-substratläkemedel under rymdresor, " framhäver prof. Yuling Deng, som ledde studien.

Mycket återstår att klargöra om hur långvarig mikrogravitation påverkar vår kropp. Fortfarande, resultaten av denna studie banar väg för en mer fullständig förståelse av denna fråga. Låt oss hoppas att ytterligare forskning kommer att genomföras så att inga negativa effekter av att vistas i rymden fångar framtida astronauter ur vakt.