Иммунитет плодовых мушек к грибку нарушается после полёта в космос

Исследование, опубликованное в PLOS ONE под руководством Деборы Кимбрелл (Deborah Kimbrell, Ph.D.) из Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis), показало, как микрогравитация и гипергравитация влияют на иммунитет плодовых мушек (Drosophila melanogaster) при инфекциях.

Почему мушка? Drosophila melanogaster — идеальная модель для изучения иммунного ответа, так как её клеточные и гуморальные механизмы иммунитета, включая сигнальные пути Toll и Imd, схожи с человеческими. У людей аналоги Toll-пути известны как Toll-подобные рецепторы (TLRs).

Метод исследования: Учёные сначала изучили реакцию мушек на гипергравитацию (повышенную гравитацию) на центрифуге в UC Davis. Затем последовал космический эксперимент Fungus, Immunity and Tumorigenesis (FIT) во время миссии шаттла Discovery STS-121 на МКС в 2006 году. Мушек выращивали в космосе 12 дней, а затем анализировали на Земле.

Ключевые результаты:

  • Противоположные эффекты гравитации: Гипергравитация и микрогравитация вызвали противоположные реакции иммунитета на клеточном уровне.
  • Сбой Toll-пути в космосе: В условиях микрогравитации Toll-путь, отвечающий за борьбу с грибковой инфекцией (Beauveria bassiana), не сработал. При этом ответ Imd-пути на бактерии E. coli оставался сильным как в космосе, так и при гипергравитации.
  • Усиление иммунитета при гипергравитации: Мухи, заражённые грибком в условиях повышенной гравитации, выживали значительно лучше, чем при нормальной гравитации. Это указывает на усиление Toll-пути.
  • Роль гена yuri gagarin: Исключением стал мутантный штамм мух с геном yuri gagarin (назван в честь Юрия Гагарина), который плохо чувствует гравитационные поля. Его иммунный ответ на грибок был одинаковым при нормальной и гипергравитации, что подтверждает связь между гравитацией и иммунитетом.

Значение для человека: Поскольку Toll-путь (TLR4) критически важен для здоровья человека (например, при сепсисе), эти данные помогают понять, как длительные космические полёты могут ослаблять иммунитет астронавтов. Исследование также предполагает, что даже кратковременное воздействие повышенной гравитации (например, на аттракционах) теоретически может временно усилить иммунный ответ.

Это исследование подчёркивает важность использования модельных организмов, таких как плодовые мушки, на МКС для разработки мер защиты здоровья астронавтов в будущих миссиях к Марсу и за его пределы.