Nasa: Pesquisa sobre terapia de doenças que afetam os astronautas no espaço

Equipe começa explorando as tensões que a microgravidade impõe aos organismos no nível celular.

A semana de Ação de Graças começa com a equipe da Expedição 61, explorando as tensões que a microgravidade impõe aos organismos no nível celular.

Os astronautas do segmento norte-americano do laboratório em órbita concentraram sua atenção hoje na identificação das alterações celulares causadas pela falta de peso . As observações podem fornecer aos médicos insights terapêuticos avançados sobre doenças que afetam os seres humanos na Terra e doenças que afetam os astronautas no espaço.

Microgravidade como um disruptor do relógio circatidal de 12 horas

OBJETIVOS CIENTÍFICOS PARA TODOS

A microgravidade como disruptor do relógio circatidal de 12 horas (Rodent Research-14), usa camundongos para testar se as interrupções no relógio circatidal de 12 horas na microgravidade afetam o corpo no nível celular e de órgãos. Pesquisas anteriores estabeleceram o papel do relógio diário de 12 horas na manutenção das vias responsivas ao estresse. Ao expor os sistemas celulares em camundongos ao estresse da microgravidade, esta investigação permite o exame da adaptação celular às mudanças no relógio diário e aos efeitos no comportamento.

Descrição da experiência

VISÃO GERAL DA PESQUISA

A microgravidade como disruptora do relógio circatidal de 12 horas (Rodent Research-14) documenta os efeitos da microgravidade no ritmo circadiano biológico em nível genético, analisando efeitos especificamente no fígado, mas também em outros tecidos, incluindo o cólon , coração, pulmão, rim e hipotálamo. Com base em descobertas preliminares, o relógio autônomo de 12 horas da célula controla os níveis de estresse, as respostas proteicas e coordena o metabolismo. A equipe de pesquisa propõe que o relógio molecular de 12 horas seja interrompido pela exposição à microgravidade.

A justificativa para esta investigação vem de descobertas recentes de que os genes associados ao programa de relógio de 12 horas estão associados à forma mais comum de doença hepática em humanos, denominada doença hepática gordurosa não alcoólica (NAFLD). Embora reversível, a DHGNA, caracterizada pelo acúmulo aberrante de lipídios no fígado, representa o primeiro passo em um espectro de doença hepática que contribui para a resistência à insulina, diabetes mellitus tipo 2 e, finalmente, carcinoma hepatocelular. O papel essencial do relógio de 12 horas para controlar a função metabólica adequada do fígado tem implicações importantes para manter a homeostase da energia do corpo inteiro.

O impacto gravitacional no relógio molecular de 12 horas e os efeitos correspondentes no processamento metabólico, estresse no ER e metabolismo bioenergético dinâmico devem ser avaliados. A importância fisiológica coletiva desse mecanismo de relógio de 12 horas recém-descoberto para a manutenção do metabolismo e da saúde organismal sugere que o desenvolvimento de moduladores de pequenas moléculas, capazes de sincronizar ou redefinir o relógio de 12 horas, seria útil para gerenciar complicações associadas à interrupção da microgravidade de essas máquinas de relógio.

Os objetivos deste estudo são os seguintes:

Investigar o efeito da microgravidade no relógio de 12 horas da adaptação celular e seus efeitos no comportamento organizacional.

Investigar o efeito da microgravidade nos ritmos biológicos que são definidos como oscilações auto-sustentadas em ciclos por um período fixo.

Investigar o efeito da microgravidade nas respostas epidemiológicas à temperatura corporal, desempenho cognitivo, hormônios circulantes e padrões de sono através da regulação transcricional deste programa de 12 horas e sua relação com o ritmo de 24 horas para manutenção da biologia de sistemas.

DESCRIÇÃO

Durante a investigação da microgravidade como disruptor do relógio circatidal de 12 horas (Rodent Research-14), a equipe de pesquisa testa a hipótese de que o relógio molecular de 12 horas é interrompido pela exposição à microgravidade. Os ratos são transportados e alojados a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) por até 12 semanas e sujeitos a um período de arrastamento de 14 dias (mínimo) de 12 horas de luz / 12 horas de fase escura, a fim de estabelecer um padrão previsível de atividade. O monitoramento de vídeo é usado para registrar os níveis de atividade de cada mouse. No arrastamento, a programação da luz é alterada para um período de 24 horas de escuridão constante para estabelecer condições de funcionamento livre. Imediatamente após esse arrastamento escuro de 24 horas, o processamento ocorre no Life Sciences Glovebox (LSG) e as amostras são coletadas para retorno à Terra para análise.

Os mouses de controle de solo também são usados, alojados em hardware idêntico e mantidos sob condições ambientais correspondentes (temperatura, umidade e níveis de CO 2 ). Os mouses de controle de solo são processados em um deslocamento de três dias dos mouses de vôo para permitir o controle de downlink e feedback das condições ambientais, e para obter a linha do tempo exata das operações de vôo, para que os controles de solo possam ser correspondidos com precisão.

O Rodent Research-14 utiliza o hardware existente da Roent Research (RR), incluindo 4 transportadores (2 para voo, 2 para solo), 8 habitats (4 voo, 4 solo) e vários kits; incluindo aqueles usados para troca de barra de comida de roedores, reabastecimento de água, anestesia, punção cardíaca e coleta e preservação de sangue e tecidos. Esse hardware foi caracterizado e realizado como parte de todas as missões RR na ISS até o momento. Os ativos de transporte e estiva a frio da ISS são utilizados para esta investigação.

Aplicações

APLICAÇÕES ESPACIAIS

Uma melhor compreensão de como a microgravidade interrompe os ritmos circadianos e as respostas de estresse resultantes do corpo podem levar a terapias para combater doenças metabólicas, o que contribui para a resistência à insulina, diabetes tipo 2 e câncer. A neutralização das vias de doenças relacionadas poderia ajudar a manter a saúde dos astronautas em missões de longo prazo.

APLICAÇÕES DA TERRA

A investigação pode fornecer informações sobre a regulação genética e as vias de sinalização da doença hepática e revelar novos alvos para terapias, incluindo possíveis produtos farmacêuticos. A doença hepática contribui para a resistência à insulina, diabetes e mortalidade na Terra.

Operações

REQUISITOS E PROTOCOLOS OPERACIONAIS

Requisitos de Animais:

Camundongos machos, C57BL / 6J, tipo selvagem, com idade preferida são de 8 a 12 semanas no momento do processamento. Quantidade de 40 controles de vôo e 40 de solo. Os controles de solo são compatíveis com o peso / idade dos ratos de vôo, a mesma coorte e alojados nos Simuladores Ambientais da Estação Espacial Internacional programados em um atraso de três dias a partir dos animais de voo espacial. Os ratos devem ser individualmente identificados e microchipados.

As atividades de comprovação consistem em:

Os camundongos são enviados patógenos específicos, livres do fornecedor de animais, aproximadamente 4 semanas antes do lançamento e acostumados às condições da gaiola (pisos elevados, recipientes especializados para água e barras de alimentos da NASA) a partir de aproximadamente 3 semanas antes do lançamento (L-3 semanas).

Não são necessárias cirurgias especiais ou outros procedimentos.

As atividades de bordo consistem em:

O monitoramento de vídeo é usado para registrar os níveis de atividade da gaiola.

Os ratos são submetidos a um período de arrastamento de 14 dias, de 12 horas de luz / 12 horas de fase escura. Após o arrastamento, os camundongos são submetidos a um período de arrastamento escuro de 24 horas. Depois, 3 ratos são processados a cada 2 horas por um período de 24 horas.

Para processar os camundongos, eles são anestesiados por injeção intraperitoneal de cetamina / xilazina. Amostras de sangue (de preferência 0,5 mL ou mais) são coletadas e congeladas para o retorno à Terra.

Os fígados são removidos, com uma seção do fígado colocada no kit de preservação de tecidos com PFA a 4%, e o restante colocado inteiro em frascos criogênicos e rapidamente congelados a -80 ° C ou menos para o retorno à Terra.

Os restos de todos os ratos devem ser congelados para o retorno à Terra.

Todas as amostras congeladas devem ser mantidas em órbita e no veículo de retorno, a -80 ° C ou menos.

Os requisitos de dados e telemetria consistem em:

Telemetria de dados ambientais na ISS e no veículo de transporte espacial durante a subida / retorno.

Fonte: nasa.gov – conteúdo por Brian York

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