Gesimuleerde effecten van microzwaartekracht, gecreëerd door 60 dagen constante bedrust, verstoren de ritmische genexpressie bij mensen ernstig, volgens een nieuwe studie van de Universiteit van Surrey, gepubliceerd in iScience .

Astronauten die worden blootgesteld aan microzwaartekracht ervaren veranderingen in de fysiologie, waaronder onderdrukking van het immuunsysteem, verhoogde ontstekingen en verminderde spiermassa en botdichtheid. Met de toename van bemande ruimtevluchten is het belangrijk om veranderingen te begrijpen in de moleculaire mechanismen die aan deze veranderingen ten grondslag liggen.

Hoofdauteur Professor Simon Archer, hoogleraar Moleculaire Biologie van de Slaap aan de Universiteit van Surrey, zei:“Deze unieke studie vertegenwoordigt de grootste longitudinale dataset van tijdreeksgenexpressie bij mensen. Menselijke genexpressie varieert ritmisch gedurende de dag van 24 uur, en het is belangrijk om tijdreeksgegevens te verzamelen in plaats van slechts enkele tijdstippen om een ​​volledig beeld te krijgen van wat er in het lichaam gebeurt wanneer het wordt blootgesteld aan gesimuleerde microzwaartekracht.

"Het roept ook vragen op over de impact van constante bedrust op ons lichaam, aangezien we een dramatisch effect hebben geïdentificeerd op de temporele organisatie van menselijke genexpressie."

In een studie gecoördineerd door de European Space Agency in de MEDES-ruimtekliniek in Toulouse, voltooiden twintig mannen een protocol van 90 dagen, bestaande uit twee weken basislijn vóór 60 dagen constante bedrust in een kantelhoek van zes graden met het hoofd naar beneden. simuleren de effecten van microzwaartekracht ervaren door astronauten. Het protocol werd afgesloten met twee weken herstel.

Het onderzoeksteam analyseerde de genexpressie over een tijdreeks van 24 uur gedurende twee dagen in de uitgangssituatie, drie dagen in bedrust en één keer tijdens het herstel. De resultaten toonden aan dat 91% van de genexpressie werd beïnvloed door het protocol, met een grote verstoring van het aantal, de timing en de amplitude van ritmische genen, die elke 24 uur veranderingen in hun mRNA vertonen.

Verstoorde genexpressie wordt geassocieerd met eiwittranslatie, immuun- en ontstekingsprocessen en verminderde spierfunctie. Tijdens de herstelperiode werd de verstoring van de spierfunctie hersteld; er werden echter blijvende effecten geïdentificeerd met eiwitvertaling.

Senior auteur professor Derk-Jan Dijk, hoogleraar slaap en fysiologie en directeur van het Surrey Sleep Research Center, zei:‘Vroeger werd gedacht dat ruimtevaart onhaalbaar was, maar door de groei van de ruimtevaartindustrie is het nu een reële mogelijkheid. Er is nog veel onbekend over de impact van microzwaartekracht op het lichaam, en het is belangrijk dat we hier meer over weten voordat we op vakantie gaan in de ruimte.

"Voortbouwend op wat we hebben gevonden, zal het tweede deel van onze studie, met behulp van hetzelfde cohort mannen, de impact onderzoeken die microzwaartekracht heeft op de slaap, het circadiaanse ritme en de hormonen van individuen."

Professor Keith Ryden, hoogleraar ruimtevaarttechniek en directeur van het Surrey Space Center, zei:‘Bemande ruimtevaart staat weer hoog op de agenda, nu astronauten binnenkort via NASA’s Artemis-project naar de maan terugkeren, naast de groei van het ruimtetoerisme. Er zijn plannen voor een Britse astronaut die in 2025 naar het ISS gaat via het UKSA Axiom-programma.

"Het is geweldig om te zien dat de Universiteit van Surrey, bekend om haar ruimteonderzoek, met deze nieuwe publicatie de basis legt voor de manier waarop de impact van de ruimtevaartomgeving op ruimtereizigers beter kan worden beheerd en hun veiligheid kan worden gewaarborgd." P>

Meer informatie: Simon N. Archer et al, Uitgebreide dynamische veranderingen in het menselijke transcriptoom en zijn circadiane organisatie tijdens langdurige bedrust, iScience (2024). DOI:10.1016/j.isci.2024.109331

Journaalinformatie: iWetenschap

Aangeboden door Universiteit van Surrey