По словам Деборы Кимбрелл, исследователя из отдела молекулярной и клеточной биологии Колледжа биологических наук Калифорнийского университета в Дэвисе, руководившего исследованием, хорошо известно, что космический полет влияет на иммунные реакции. Дрозофила разделяет многие основы иммунной системы с млекопитающими, такими как мыши и люди. При финансовой поддержке НАСА Кимбрелл и его коллеги инициировали первое исследование иммунитета и гравитации у дрозофил, используя сначала гипергравитацию (повышенную гравитацию), а затем микрогравитацию, уменьшенную гравитацию космического полета.Мухи были отправлены в космос в виде яиц во время 12-дневной миссии на борту космического корабля "Дискавери".
Мухам требуется около 10 дней, чтобы стать взрослыми. После того, как они вернулись на Землю, Кимбрелл и его коллеги проверили свою реакцию на две разные инфекции: грибок, который борется с мухами посредством пути, опосредованного рецептором Toll, и бактериальная инфекция, которая сопротивляется мухам через ген под названием Imd («иммунодефицит»). ).Пути Toll и Imd имеют аналоги у людей и других млекопитающих: Нобелевская премия по физиологии и медицине 2011 года была присуждена за открытие активации рецепторов Toll врожденного иммунитета у мух и млекопитающих.
По словам Кимбрелла, в то время как ответ через путь Imd был устойчивым, путь Toll был «нефункциональным» у мух, выращенных в космосе.В земных экспериментах исследователи обнаружили, что, когда мух испытывали в центрифуге в условиях гипергравитации, их устойчивость к грибку улучшалась, что позволяет предположить, что их путь Toll был усилен. Однако для мутанта Юрия Гагарина, у которого отсутствуют нормальные реакции на гравитационные поля, сопротивление было одинаковым при нормальной и гипергравитации, что еще раз демонстрирует связь между гравитацией и иммунным ответом.Космические корабли будущего, предназначенные для длительных миссий, могут уже включать центрифуги, которые экипаж сможет использовать для поддержания костной и мышечной массы: оказывается, это также может оказать благотворное влияние на иммунную систему астронавтов, сказал Кимбрелл.
Как микрогравитация влияет на иммунную систему? Кимбрелл сказал, что у них есть две гипотезы, которые можно проверить как на людях, так и на мухах.Во-первых, космические мухи также показали высокую экспрессию генов белков теплового шока, которые вырабатываются в ответ на физиологический стресс. По словам Кимбрелла, белки теплового шока напрямую связываются с рецепторами Toll млекопитающих, а также могут сдерживать активацию Toll у дрозофилы.
Другая возможность заключается в том, что микрогравитация мешает поведению белков вне клетки — области, которая более важна для Toll, чем для передачи сигналов Imd, сказала она.Команда надеется провести будущие исследования с участием мух на Международной космической станции.
Соавторами Кимбрелла по работе были: в Калифорнийском университете в Дэвисе, Кэтрин Тейлор, Курт Кляйнхесселинк и Перо Селао, Департамент молекулярной и клеточной биологии; Майкл Джордж, Департамент медицинской микробиологии и иммунологии; Чарльз Фуллер и Патрик Фуллер, Отделение нейробиологии, физиологии и поведения; Рэйчел Морган, Танги Смоллвуд, Лоуренс фон Кальм, Университет Центральной Флориды; Энн Хэммондс, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли; Джефф Элли, Лаверлам Интернэшнл, Бьютт, Монтана; Аллен Гиббс и Дебора Хошизаки, Университет Невады, Лас-Вегас; и Кэтлин Бекингем, Университет Райса.