Микро-5: Кишечные реакции в космосе

Наш кишечник буквально кишит полезными бактериями. Но не все бактерии безвредны. Патогены — болезнетворные бактерии — могут инфицировать кишечник, вызывая заболевание или даже смерть. Они могут загрязнять пищу и напитки, а болезни, вызванные употреблением заражённых продуктов, представляют серьёзную проблему как на Земле, так и в космосе.

Исследование NASA Micro-5 было доставлено на МКС 10 января, чтобы помочь учёным лучше понять, как кишечные патогены вызывают болезнь, и как можно предотвратить или нейтрализовать пищевые отравления у астронавтов. Результаты также помогут разработать новые стратегии профилактики и лечения кишечных инфекций на Земле.

Крошечные круглые черви Caenorhabditis elegans (C. elegans), чей кишечник служит моделью человеческого, были доставлены на орбитальную лабораторию, чтобы стать хозяевами для инфекции бактериальным патогеном — Salmonella Typhimurium.

Salmonella — основная причина бактериальных пищевых отравлений в США — может вызывать серьёзные заболевания или смерть, и вакцины для предотвращения кишечной инфекции не существует.

C. elegans — широко используемая биологическая модель, аналог человеческого тела из-за общих генов, биологических функций и физиологии, включая схожее строение кишечного тракта и аспекты иммунной системы.

"Мы изучаем всё взаимодействие "хозяин-патоген" и процесс инфекции в условиях микрогравитации, измеряя вирулентность в реальном времени", — говорит Черил Никерсон, профессор Института Biodesign Университета штата Аризона и главный исследователь проекта.

Предыдущее исследование Microbe (также под руководством Никерсон) показало, что бактерии Salmonella, выращенные в космосе, становятся более вирулентными. Это особенно тревожно, поскольку космический полёт также ослабляет иммунную функцию человека, повышая риск заражения астронавтов.

Для проведения исследования экипаж станции вводил выращенные в космосе бактерии Salmonella в культуры C. elegans и начинал видеомониторинг в реальном времени, позволяя исследователям на Земле отслеживать выживаемость червей.

Исследователи сравнят выживаемость червей, инфицированных в невесомости, с теми, что остались в земной гравитации. Также они проанализируют эффект добавления в культуры химического вещества — фосфата — чтобы определить, защищает ли он червей от инфекции. Будут изучены клеточные, молекулярные и иммунные реакции как хозяина (C. elegans), так и патогена (Salmonella) во время инфекционного процесса для выявления новых реакций, важных для развития болезни. Если подход окажется эффективным, его можно будет использовать в качестве пищевой контрмеры для защиты людей от кишечных инфекций.

Образцы инфицированных культур, собранные в определённые моменты времени и законсервированные, вернулись на Землю на корабле SpaceX CRS-5 Dragon 10 февраля. Команда Никерсон анализирует эти образцы на предмет изменений клеточных, молекулярных и иммунных ответов.

Оценка кишечных реакций миллионов круглых червей даст новую информацию о том, как гравитация влияет на живые системы, и расширит наши знания о процессе бактериальной инфекции как в микрогравитации, так и на Земле.

"Крупные достижения в наших знаниях о биологических системах происходят, когда мы изучаем их в экстремальных условиях, — говорит Никерсон. — Космический полёт — это новейшая экстремальная среда, доступная для изучения биологам".