De diepe ruimte wordt hoogstwaarschijnlijk de laatste grens van de mensheid, en ruimtevaart zal in de toekomst ongetwijfeld veel gebruikelijker worden. Echter, ruimte is een zeer vijandige omgeving, niet alleen vanwege de technische problemen die het met zich meebrengen om erheen te gaan, maar ook vanwege de nadelige effecten die constante microzwaartekracht heeft op het menselijk lichaam. Enkele voorbeelden hiervan zijn botverlies, spieratrofie, en lever- en nierproblemen, evenals bewegingsziekte in de ruimte.

Het zou geen verrassing moeten zijn dat astronauten hun toevlucht nemen tot verschillende medicijnen om de symptomen veroorzaakt door microzwaartekracht te verlichten. Helaas voor hen, Er is vastgesteld dat microzwaartekracht een significante invloed heeft op de farmacokinetiek van bepaalde geneesmiddelen, wat kan leiden tot gewijzigde werkzaamheid en onverwachte resultaten. Vooral, het afleveren van een nauwkeurige hoeveelheid van een medicijn aan de hersenen is een belangrijk probleem geworden voor de gezondheid van de ruimte.

In een recente poging om enig licht op deze kwestie te werpen, een team van wetenschappers van het Beijing Institute of Technology, China, de effecten bestudeerd die microzwaartekracht heeft op P-glycoproteïne (P-gp), een belangrijke effluxtransporteur. Hun resultaten worden gedetailleerd beschreven in hun paper gepubliceerd in Ruimte:wetenschap en technologie , op 17 juni 2021.

P-glycoproteïne is een ATP-afhankelijke effluxpomp die vreemde stoffen uit cellen verdrijft. Presenteren in de lever, nieren, en darmen, dit biomolecuul kan een significant effect hebben op het metabolisme van geneesmiddelen, absorptie, verdeling, en uitscheiding. Het belangrijkste is, P-gp wordt sterk tot expressie gebracht in de capillaire endotheelcellen die de bloed-hersenbarrière vormen en de binnenkomst van veel geneesmiddelen in de hersenen regelen. Dus, begrijpen hoe microzwaartekracht de expressie en functie van P-gp beïnvloedt, is belangrijk voor toekomstige ruimtemissies.

De onderzoekers gebruikten een veelgebruikt model om de effecten van gesimuleerde microzwaartekracht (SMG) op P-gp bij ratten te begrijpen. Bij dit model is het Morey-Holton-model, microzwaartekracht wordt gesimuleerd door ratten aan de staart op te hangen, zodat hun achterpoten omhoog blijven, het creëren van een kanteling met het hoofd naar beneden die veel van de effecten van echte microzwaartekracht nabootst. Ratten werden in drie groepen verdeeld:een controlegroep en twee andere groepen waarin SMG 7 en 21 dagen werd gehandhaafd (7d-SMG en 21d-SMG, respectievelijk), waardoor de effecten van verschillende microzwaartekrachtduren naar verwachting zullen worden bestudeerd.

Het team voerde eerst experimenten uit om de niveaus van P-gp-expressie en de effluxfunctie van P-gp te bepalen. Ze vonden de expressie en functie van P-gp significant hoger in de 21d-SMG-groep vergeleken met de 7d-SMG-groep en CON, benadrukt dat de effecten van langdurige blootstelling aan microzwaartekracht anders zijn dan die op korte termijn. Daarna, ze zochten naar eiwitten die interageren met P-gp en werden op significant verschillende niveaus tot expressie gebracht tussen de drie groepen. Door een labelvrije proteomics-strategie, ze identificeerden 26 eiwitten die interageren met P-gp die gemeenschappelijk waren voor beide SMG-groepen. De meeste van deze differentieel tot expressie gebrachte eiwitten reguleerden ATP-hydrolyse-gekoppeld transmembraantransport, onder andere functies. Eindelijk, interactieanalyses duidden op veel andere potentiële eiwitten waarmee P-gp zou kunnen interageren, inclusief heat shock-eiwitten, natrium/kalium ATP-enzymen, ATP-synthase, microtubuli-geassocieerde eiwitten, en blaasjesfusie ATPase.

Aangezien de meeste astronauten hebben gemeld dat ze medicijnen gebruiken die substraten zijn van P-gp, het verduidelijken van de rol van P-gp en de eiwitten waarmee het interageert onder een microzwaartekrachtomgeving kan nodig zijn om hun gezondheid in toekomstige missies te behouden. "Zo ver we weten, dit is het eerste rapport over de P-gp-functie en de interagerende eiwitten in de hersenen van ratten onder gesimuleerde microzwaartekracht. Onze bevindingen kunnen niet alleen nuttig zijn voor verder onderzoek naar de stabiliteit van het zenuwstelsel, maar ook voor het veilige en effectieve gebruik van P-gp-substraatgeneesmiddelen tijdens ruimtereizen, " benadrukt prof. Yuling Deng, die de studie leidde.

Er moet nog veel worden opgehelderd over hoe langdurige microzwaartekracht ons lichaam beïnvloedt. Nog altijd, de resultaten van dit onderzoek effenen de weg naar een vollediger begrip van deze kwestie. Laten we hopen dat er verder onderzoek zal worden gedaan, zodat toekomstige astronauten niet overrompeld worden door nadelige effecten van het verblijf in de ruimte.