Это исследование предполагает, что наличие нормальной силы тяжести или гиперсилы тяжести на космической станции может помочь смягчить некоторые биологические проблемы, включая ослабленную иммунную реакцию, в организмах, живущих в космосе. Так как у дрозофил есть подобные механизмы иммунной реакции людям, это знание может помочь НАСА создать специализированные контрмеры, чтобы сохранять астронавтов здоровыми во время долговременных космических миссий к астероиду или Марсу.
Знание, что космический полет ослабляет человеческую иммунную систему, полученную с лет исследования в микрогравитации, принудило ученых использовать образцовые организмы, подобные людям, чтобы проверить различные сценарии болезни или ослабленного иммунитета в космическом полете. Образцовые организмы, такие как заводы, дрозофилы или микробы как дрожжи, прогресс наше понимание влияния микрогравитации на клетках.
Взятие этих организмов, чтобы сделать интервалы допускает экспертизу роста и развития и физиологических, психологических и процессов старения без воздействия силы тяжести.«Что мы не понимаем в наших повседневных жизнях, то, что каждый биологический, химический и физический процесс, который происходит в нашей земной среде Земли, происходит под влиянием гравитационных сил», объяснила Камиль Аллеин, Эд. D., помощник космической станции ученый программы из Космического центра имени Джонсона НАСА в Хьюстоне. «Проводить научные расследования на космической станции, такие как это на дрозофилах, позволяет нам удалять тот гравитационный элемент из уравнения и достижений наше знание об этих тех же самых процессах, которые приводят к удивительным прорывам и открытиям».
Дрозофила melanogaster – обыкновенная дрозофила – использовалась в этом исследовании, из-за его подобных человеческих свободных качеств функции, разделяя особенности клеточных и гуморальных, или внеклеточных жидкостей, неприкосновенности и сигнальных путей. Дрозофила делает такую большую модель, на самом деле, что НАСА развивало новую Fruit Fly Lab в 2014, чтобы приспособить продолженное исследование Дрозофилы. Это средство поддержит более длительные исследования продолжительности, вовлекающие многократные поколения дрозофил.Kimbrell был одним из самых ранних следователей в неприкосновенность Дрозофилы.
Как старший научный сотрудник в Отделе Молекулярной и Клеточной Биологии в УК Дэвис, она принесла неприкосновенность Дрозофилы в космические связанные с исследованием исследования. Хотя неприкосновенность дрозофилы была изучена на Земле, ее неприкосновенность не была изучена, используя гиперсилу тяжести или космический полет. Kimbrell и ее команда исследователей хотели проверить иммунную реакцию дрозофил, на которых повлияли изменения в силе тяжести на organismal уровне.
«Иммунная реакция главная в здоровье для по существу всех организмов, и, не удивительно, в напряженном космическом пространстве есть множество изменений того, как человек или другие организмы могут бороться с инфекцией», объяснил Кимбрелл. «Чтобы попытаться понять те изменения, моя группа использовала простую дрозофилу, хорошо изученную для ее иммунной реакции на Земле, как модель, чтобы помочь разобраться на основанном на клетке уровне, что происходит с иммунной реакцией, когда организм находится в космосе».Есть два главных сигнальных пути, Toll и Imd, которые действуют как посредники иммунной реакции на грибковые и бактериальные инфекции у дрозофил.
В людях копии Потерь известны как подобные Потерям рецепторы (TLRs), так как 2 011 получивших Нобелевскую премию команд обнаружили ответ пути Потерь на неприкосновенность сначала у дрозофил. Люди и другие млекопитающие делят эти два пути ответа неприкосновенности с дрозофилами. Учитывая эти общие черты, Kimbrell исследовал иммунную реакцию дрозофилы от воздействия до гиперсилы тяжести, и затем микрогравитацию. Ее цель состояла в том, чтобы видеть, какие возможные связи могли быть установлены к человеческой иммунной реакции во время космического полета.
Дрозофилы были подвергнуты гиперсиле тяжести на центрифуге в УКЕ Дэвисе. Результаты, найденные от исследования в гиперсиле тяжести, привели к расследованию космического полета, Грибу, Immunity и Tumorigenesis (ПОДГОНКА), во время миссии шаттла Дискавери STS-121 к Международной космической станции в 2006. 12-дневная миссия позволила небольшому населению дрозофил полностью развиваться во взрослых в космосе.
Мухи были тогда возвращены в Землю для дальнейшего анализа и сравнения эффектов двух чрезвычайной окружающей среды на этих живых организмах.Исследователи обнаружили, что гиперсила тяжести и микрогравитация создали противоположные основанные на клетке ответы в неприкосновенности дрозофилы. Когда выставлено увеличенной силе тяжести, мухи ответили на инфекцию грибом, Beauveria bassiana, используя путь Потерь.
Это было на прямом контрасте с мухами, доставленными в космосе, так как путь Потерь космических мух не ответил на тот же самый тип грибковой инфекции. Однако ответ пути Imd на E. coli бактерии был прочен у мух, подвергнутых гиперсиле тяжести и микрогравитации.
«Что мы нашли, то, что в одном виде инфекции у мух, которые разводились в космосе, они сделали прекрасный, и в другом виде инфекции, они действительно не ответили вообще», сказал Кимбрелл. «Путь, который не ответил, путь Потерь, очень важен в людях для всех видов связанных со здоровьем проблем, и для функционирования и для сверхфункционирования. Путь Потерь (TLR4), ответ вовлечен в сепсис, который является все еще большой проблемой в здоровье человека».На самом деле, когда мухи, зараженные грибом, были подвергнуты увеличенной силе тяжести, они выжили значительно лучше, чем мухи с той же самой инфекцией в нормальной силе тяжести, предложив повышение их ответа пути Потерь. Исключением к расширенному ответу пути Потерь в гиперсиле тяжести был у дрозофил с мутантом yuri ген Гагарина.
Этот мутант иммунной реакции мутанта Дрозофилы, изученный на Земле, использовался, чтобы различать хозяина и грибковый ответ на силу тяжести. Мутант назван по имени первого человека в космосе, космонавта Юрия Гагарина, потому что он испытывает затруднения при ощущении полей тяготения. Иммунная реакция мутанта на грибковую инфекцию была тем же самым в нормальной силе тяжести и гиперсиле тяжести, указывая на ассоциацию между силой тяжести и иммунной реакцией.Кимбрелл описал возможные последствия этого увеличенного эффекта силы тяжести на неприкосновенность.
Идея, что даже краткосрочное воздействие увеличенной силы тяжести во время поездки на американских горках могло потенциально иметь положительное влияние на иммунную реакцию в людях, прибывает из повышения, продемонстрированного в неприкосновенности дрозофилы во время воздействия гиперсилы тяжести.«Я пытаюсь поощрить следователей Дрозофилы проводить свое исследование в области космической станции, не просто смотря на неприкосновенность или развитие нашего исследования», сказал Кимбрелл. «Я думаю, что исследование в космосе очень важно. Изучение далее расследований, где дрозофилы и другие организмы развиваются в космосе и заражены в космосе, начнет разбираться в том, что действительно продолжается».Kimbrell работает над новым расследованием с дрозофилами, что она надеется, будет отобран для исследования на борту космической станции в будущем.
С исследованием как этот команды Кимбрелла подобные будущие космические расследования помогут подготовить астронавтов к долговременным миссиям дальше в солнечную систему чем когда-либо прежде и принести лучшее понимание ответа иммунной системы на Земле.