Så försämras astronauters immunförsvar i rymden
Forskare vid bland annat Karolinska Institutet har undersökt hur immunförsvarets T-celler påverkas av tyngdlöshet. Resultaten, som publiceras i tidskriften Science Advances, skulle kunna förklara varför astronauters T-celler blir mindre aktiva och sämre på att bekämpa infektioner.
Nästa steg i utforskningen av rymden är bemannade uppdrag till månen och Mars. Rymden är en extremt fientlig miljö som utgör ett hot mot människors hälsa. Ett sådant hot är förändringar i immunsystemet som astronauter drabbas av under rymdfärd och som kvarstår efter hemkomst. Denna immunbrist kan bland annat leda till ökad risk för infektioner och återaktivering av latenta virus i kroppen.
Motverka skadliga förändringar
– För att astronauter ska kunna genomföra säkra rymdfärder är det viktigt att förstå hur immunsystemet påverkas och försöka hitta sätt att motverka skadliga förändringar. Vi har nu kunnat undersöka vad som händer med T-celler, som är en viktig del av immunsystemet, när de utsätts för tyngdlöshet, berättar Lisa Westerberg, senior forskare vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, Karolinska Institutet, som lett arbetet.
I studien har forskarna försökt efterlikna tyngdlösheten i rymden med en metod som kallas torr nedsänkning (dry immersion på engelska). Då används en specialbyggd vattensäng som lurar kroppen att tro att den befinner sig i ett viktlöst tillstånd. Forskarna undersökte T-celler i blod från åtta friska frivilliga som under tre veckor exponerades för simulerad tyngdlöshet. Blodanalyserna gjordes innan experimentet startade och 7, 14 och 21 dagar efter att experimentet startat samt 7 dagar efter experimentets avslut.
De fann att T-cellerna markant förändrade sitt genuttryck, det vill säga vilka gener som var aktiva och inte, efter 7 och 14 dagars viktlöshet och att cellerna då blev mer omogna i sitt genprogram. Störst påverkan sågs efter 14 dagar.
Liknade naiva T-celler
– T-cellerna började mer likna nybildade, så kallade naiva T-celler som ännu inte stött på några inkräktare. Detta skulle kunna innebära att de tar längre tid på sig att aktiveras och därmed blir sämre på att bekämpa tumörceller och infektioner. Våra resultat kan bana väg för nya behandlingar som motverkar de här förändringarna i immuncellernas genprogram, säger Carlos Gallardo Dodd, doktorand vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, Karolinska Institutet och delad försteförfattare tillsammans med forskarna Christian Oertlin och Julien Record vid samma institution.
Efter 21 dagar hade T-cellerna ”anpassat” sitt genuttryck till viktlöshet så att det nästan återgått till det normala. Men vid analyserna som gjordes sju dagar efter att experimentet avslutats hade cellerna återfått vissa av förändringarna.
Forskarna planerar nu att utnyttja sondraketplattformen vid rymdbasen Esrange i Kiruna för att studera hur T-cellerna beter sig under tyngdlöshet och hur deras funktion påverkas.
Forskningen finansierades av Rymdstyrelsen, Vetenskapsrådet och Karolinska Institutet och har genomförts i nära samarbete med Claudia Kutters forskargrupp vid Karolinska Institutet/SciLifeLab, samt samarbetspartners på IBMP Moscow och New York University Abu Dhabi. Det finns inga rapporterade intressekonflikter.
Publikation
“Exposure of volunteers to microgravity by dry immersion bed over 21 days results in gene expression changes and adaptation of T cells”. Carlos J. Gallardo-Dodd, Christian Oertlin, Julien Record, Rômulo G. Galvani, Christian Sommerauer, Nikolai V. Kuznetsov, Evangelos Doukoumopoulos, Liaqat Ali , Mariana M.S. Oliveira, Christina Seitz, Mathias Percipalle, Tijana Nikić, Anastasia A. Sadova, Sofia M. Shulgina, Vjacheslav A. Shmarov, Olga V. Kutko, Daria D. Vlasova, Kseniya D. Orlova, Marina P. Rykova, John Andersson, Piergiorgio Percipalle, Claudia Kutter, Sergey A. Ponomarev, Lisa S. Westerberg. Science Advances, online 25 augusti 2023, doi: 10.1126/sciadv.adg1610.