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Jul 28, 2023

Nrf2 allevia il volo spaziale

Communications Biology volume 6, numero articolo: 875 (2023) Cita questo articolo 308 Accessi 4 Dettagli sulle metriche alternative Gli stress legati ai voli spaziali incidono sulla salute attraverso vari sistemi corporei, tra cui

Biologia delle comunicazioni volume 6, numero articolo: 875 (2023) Citare questo articolo

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Gli stress legati ai voli spaziali hanno un impatto sulla salute attraverso vari sistemi corporei, compresi il sistema emopoietico e quello immunitario, con effetti che vanno da moderate alterazioni dell’omeostasi a malattie gravi. Lo stress ossidativo sembra essere coinvolto in questi cambiamenti e il fattore di trascrizione Nrf2, che regola l’espressione di un insieme di geni di risposta allo stress citoprotettivi e antiossidanti, è stato implicato nella risposta agli stress indotti dai voli spaziali. Qui, mostriamo attraverso l'analisi dei topi del progetto MHU-3, in cui topi knockout per Nrf2 hanno viaggiato nello spazio per 31 giorni, che i topi privi di Nrf2 soffrono più gravemente dell'immunosoppressione indotta dal volo spaziale rispetto ai topi selvatici. Abbiamo scoperto che un volo spaziale di un mese ha innescato l’espressione di geni marcatori infiammatori dei tessuti nei topi selvatici, un effetto che era ancora più pronunciato in assenza di Nrf2. In concomitanza con l’induzione di condizioni infiammatorie, il consumo di fattori fibrinolitici e piastrinici della coagulazione è stato elevato durante il volo spaziale e ulteriormente accelerato dalla carenza di Nrf2. Questi risultati evidenziano che Nrf2 mitiga l’infiammazione indotta dal volo spaziale, la successiva immunosoppressione e la microangiopatia trombotica. Queste osservazioni rivelano una nuova strategia per alleviare i problemi di salute incontrati durante il volo spaziale.

Recenti studi sulla biologia del volo spaziale hanno portato a progressi nella comprensione che in condizioni ambientali insolite, come le radiazioni estreme e le condizioni di microgravità nello spazio, gli animali soffrono di una varietà di disturbi fisiopatologici. Per prepararsi alla prossima era dei viaggi spaziali estesi, diventa cruciale una valutazione precisa dell’impatto dei viaggi spaziali sul corpo umano. Si stima che la dose di esposizione alle radiazioni durante un soggiorno presso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) sia di 150 mSv/anno1, ovvero 70 volte superiore alla dose media in Giappone. L'irradiazione persistente a basse dosi provoca l'accumulo di specie reattive dell'ossigeno (ROS)2,3,4. Considerando le numerose prove dell’infiammazione cellulare innescata dai ROS e della conseguente disfunzione immunitaria5, la regolazione del metabolismo dei ROS sembra essere una delle strategie più vantaggiose per proteggere il corpo dalle lesioni persistenti da radiazioni durante i viaggi spaziali.

La microgravità provoca alterazioni nella distribuzione dei liquidi nel corpo. Mentre i cambiamenti incrementali della pressione arteriosa sono ben controllati quando il corpo è in posizione eretta in condizioni di gravità normale, questo gradiente diventa uniforme in tutto il corpo nello spazio, il che grava sul sistema cardiovascolare centrale6,7. Ciò provoca uno spostamento dei fluidi, provoca un aumento significativo della pressione microvascolare nel compartimento centrale e nella testa e provoca sintomi nel sistema nervoso centrale attraverso l'ipertensione intracranica8. In particolare, studi precedenti hanno rivelato che il volume plasmatico circolante complessivo si riduce durante i voli spaziali, con conseguente aumento dei parametri dei globuli rossi (RBC) a seguito dell'emoconcentrazione9, mentre la distruzione dei globuli rossi è accelerata dallo stress del volo spaziale10. Lo stato policitemico viene gradualmente invertito attraverso l'adattamento emopoietico alla microgravità durante la permanenza nello spazio11. Al contrario, a causa della ridistribuzione dei liquidi durante l'adattamento alla gravità terrestre, gli astronauti di ritorno dallo spazio sviluppano una vera e propria anemia12.

È stato dimostrato che oltre alle radiazioni cosmiche, le alterazioni della gravità generano anche ROS nelle cellule13, che possono portare all'inizio e alla progressione dell'infiammazione5. Nel loro insieme, queste osservazioni provenienti da studi di biologia spaziale supportano l’idea che lo stress meccanico indotto dalla microgravità e lo stress ossidativo indotto dalle radiazioni convergono per influenzare il corpo, e l’impatto combinato di questi due stress può portare a conseguenze dopo la missione spaziale, come un tasso di incidenza più elevato di malattie cardiovascolari14, malattie neuro-oculari15 e/o emolisi persistente10.