Simulerade effekter av mikrogravitation, skapade av 60 dagars konstant sängvila, stör allvarligt det rytmiska genuttrycket hos människor, enligt en ny studie från University of Surrey publicerad i iScience .

Astronauter som utsätts för mikrogravitation upplever förändringar i fysiologi, inklusive immundämpning, ökad inflammation och minskad muskelmassa och bentäthet. Med den ökade mänskliga rymdfärden är det viktigt att förstå förändringar i de molekylära mekanismerna som ligger bakom dessa förändringar.

Huvudförfattaren professor Simon Archer, professor i sömnmolekylärbiologi vid University of Surrey, sa:"Denna unika studie representerar den största longitudinella datauppsättningen av tidsseriegenuttryck hos människor. Människans genuttryck varierar rytmiskt över 24-timmarsdygnet, och det är viktigt att samla in tidsseriedata snarare än från enstaka tidpunkter för att få en fullständig bild av vad som händer i kroppen när den utsätts för simulerad mikrogravitation.

"Det väcker också frågor om inverkan av konstant sängläge på våra kroppar eftersom vi har identifierat en dramatisk effekt på den tidsmässiga organisationen av mänskliga genuttryck."

I en studie koordinerad av Europeiska rymdorganisationen vid MEDES rymdklinik i Toulouse, genomförde 20 män ett 90-dagarsprotokoll bestående av två veckors baslinje före 60 dagars konstant sängvila i en -sex graders huvud-ned-lutningsvinkel till simulera effekterna av mikrogravitation som astronauter upplever. Protokollet avslutades med två veckors återhämtning.

Forskargruppen analyserade genuttryck över en 24-timmars tidsserie under två dagar i baslinjen, tre dagar i sängläge och en gång under återhämtning. Resultaten visade att 91 % av genuttrycket påverkades av protokollet, med stora störningar i antalet, timingen och amplituden av rytmiska gener, som visar förändringar i deras mRNA var 24:e timme.

Stört genuttryck är förknippat med proteinöversättning, immun- och inflammatoriska processer och nedsatt muskelfunktion. Under återhämtningsperioden återställdes störningar i muskelfunktionen; varaktiga effekter identifierades dock med proteintranslation.

Seniorförfattaren professor Derk-Jan Dijk, professor i sömn och fysiologi och chef för Surrey Sleep Research Center, sa:"Rymdresor ansågs en gång vara ouppnåeliga, men rymdindustrins tillväxt betyder att det nu är en verklig möjlighet. Mycket är fortfarande okänt om mikrogravitationens inverkan på kroppen, och det är viktigt att vi vet mer om detta innan vi börjar "semester" i rymden.

"Med utgångspunkt från vad vi har hittat kommer den andra delen av vår studie, med samma grupp män, att undersöka vilken effekt mikrogravitation har på sömn, dygnsrytm och hormoner hos individer."

Professor Keith Ryden, professor i rymdteknik och chef för Surrey Space Center, sa:"Mänsklig rymdfärd är mycket på agendan igen med astronauter som snart återvänder till månen via NASA:s Artemis-projekt tillsammans med tillväxten av rymdturism. Dessutom kommer nya Det finns planer på att en brittisk astronaut ska åka till ISS 2025 via UKSA Axiom-programmet.

"Det är fantastiskt att se att med denna nya publikation lägger University of Surrey, välkänt för sin rymdforskning, grunden för hur man bättre kan hantera rymdmiljöns inverkan på rymdresenärer och säkerställa deras säkerhet."

Mer information: Simon N. Archer et al, Omfattande dynamiska förändringar i det mänskliga transkriptomet och dess dygnsorganisation under långvarig sängläge, iScience (2024). DOI:10.1016/j.isci.2024.109331

Journalinformation: iScience

Tillhandahålls av University of Surrey