Mitochondriale Veränderungen als Schlüssel zu menschlichen Gesundheitsproblemen im Weltraum.

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Das Leben im Weltraum ist nicht einfach. Es gibt bemerkenswerte Auswirkungen auf die Biologie von Lebewesen in der rauen Umgebung des Weltraums. Ein Team von Wissenschaftlern hat nun einen möglichen zugrunde liegenden Treiber dieser Auswirkungen identifiziert: Das Kraftwerk der Zelle, die Mitochondrien, erfährt während des Weltraumflugs Veränderungen in der Aktivität.

Für diese Ergebnisse, die kürzlich in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurden, wurden Daten verwendet, die in jahrzehntelanger experimenteller Forschung auf der Internationalen Raumstation gesammelt wurden, darunter Proben von 59 Astronauten. Studien wie diese sind entscheidend für das Verständnis der Auswirkungen von geringer Schwerkraft, Strahlung, engen Räumen und mehr, da die NASA Astronauten für ausgedehnte Missionen zum Mond, zum Mars und darüber hinaus tief in den Weltraum schickt.

“Wir haben einen universellen Mechanismus gefunden, der die Arten von Veränderungen erklärt, die wir im Weltraum und an einem Ort sehen, den wir nicht erwartet haben”, sagte Afshin Beheshti, der Hauptautor der Studie und Forscher bei KBR, das das Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley vertraglich unterstützt. “Alles gerät aus dem Gleichgewicht und alles beginnt mit den Mitochondrien.

Die Forschung stützte sich auch auf eine umfassende Datenbank mit Tierversuchen, die auf der GeneLab-Plattform in Ames gesammelt wurden, sowie auf die NASA-Zwillingsstudie, bei der die eineiigen Zwillinge Mark und Scott Kelly im Laufe eines Jahres verglichen wurden. Die GeneLab-Plattform ist die erste ihrer Art, die große Mengen weltraumbiologischer “Omics”-Daten erfasst, die zur Charakterisierung und Quantifizierung biologischer Moleküle – wie DNA, RNA und Proteine – und ihrer systematischen Auswirkungen auf die Strukturen und Funktionen von Organismen verwendet werden können. Die Arbeitsgruppe Analyse von GeneLab zog Wissenschaftler aus der ganzen Welt an, um an der Studie mitzuarbeiten und das Beste aus den auf der Open-Source-Plattform gespeicherten Daten herauszuholen.

Mitochondrien sind winzige Strukturen innerhalb von Zellen, die Energie für die Grundeinheiten der Biologie produzieren, aus denen unser Körper besteht. Wenn diese Energieproduktion zusammenbricht, können viele der wichtigsten Organe des Körpers und sein Immunsystem gefährdet werden. Diese neue Forschung deutet darauf hin, dass dieser Zusammenbruch der Aktivität der Mitochondrien zu Gesundheits- oder Leistungsproblemen beitragen könnte, mit denen der Mensch im Weltraum konfrontiert ist.

Der erste Hinweis auf den Zusammenhang zwischen Mitochondrien und der Raumfahrt stammt aus der Forschung mit Nagetieren.

“Als wir begannen, die Gewebe von Mäusen zu vergleichen, die auf verschiedenen Raumfahrtmissionen geflogen waren, stellten wir fest, dass die mitochondriale Dysfunktion immer wieder auftrat”, sagte Beheshti. “Ob wir nun Probleme in den Augen oder in der Leber sahen, die gleichen Wege, die mit den Mitochondrien zusammenhingen, waren die Ursache des Problems.

Die Daten der NASA über den Menschen untermauerten diese Hypothese. Die Veränderungen, die im Immunsystem des Astronauten Scott Kelly während seines Jahres im Weltraum ab 2015 festgestellt wurden, lassen sich möglicherweise auch durch die beobachteten Veränderungen in der Aktivität seiner Mitochondrien erklären. Blut- und Urinproben von Dutzenden anderer Astronauten zeigten weitere Hinweise darauf, dass der Aufenthalt im Weltraum bei verschiedenen Zelltypen zu einer veränderten Mitochondrienaktivität führte.

“Dies ist ein großer Schritt, um herauszufinden, wie unser Körper auch außerhalb der Welt gesund leben kann”, sagte Beheshti. “Und die gute Nachricht ist, dass dies ein Problem ist, das wir bereits in Angriff nehmen können. Wir können uns Gegenmaßnahmen und Medikamente ansehen, die wir bereits auf der Erde gegen mitochondriale Störungen einsetzen, um herauszufinden, wie sie im Weltraum wirken könnten, um damit zu beginnen”.

Von so weitreichenden Problemen wie gestörten zirkadianen Rhythmen bis hin zu kardiovaskulären Veränderungen können sich die Wissenschaftler nun dieser kleinen, aber essentiellen Struktur in den Zellen zuwenden, um weiter zu forschen und nach Lösungen zu suchen. Mitochondrien sind in der Tat das Kraftwerk der Zelle und könnten auch die Zukunft der weltraumbiologischen Forschung antreiben – sie weisen den Weg zu Entdeckungen, die Astronauten helfen werden, im Orbit und darüber hinaus sicher zu leben.

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Referenz: Die Biologie der Raumfahrt, Cell…

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