Fruchtfliegen, die als Eier auf eine 12-tägige Mission an Bord der Space Shuttle Discovery geschickt wurden, hatten einen wesentlichen Teil ihres Immunsystems geschwächt, als sie im Weltraum wuchsen.
Eine mit Pilz infizierte Drosophila-Fliege. Fruchtfliegen können Pilzinfektionen nach ihrer Aufzucht im All nicht abwehren, da ihr Immunsystem gestört ist. Bild über Deborah Kimbrell
Fruchtfliegen, deren Entwicklung zu Erwachsenen etwa 10 Tage in Anspruch nimmt, wurden auf einer 12-tägigen Mission an Bord der Space Shuttle Discovery als Eier ins All geschickt. Nach ihrer Rückkehr auf die Erde testeten die Forscher ihre Reaktionen auf zwei verschiedene Infektionen und stellten fest, dass ihr Immunsystem schwächer als erwartet war.
Laut Deborah Kimbrell, Forscherin am Department of Molecular and Cellular Biology der University of California in Davis, die die in veröffentlichte Studie leitete, hat die Raumfahrt die Immunantwort beeinflusst PLUS EINS. Kimbrell und Kollegen geben an, dass ihre Studie die erste Immunantwort der Drosophila-Fruchtfliegen gegen die Schwerkraft war, bei der zuerst die Hypergravitation (erhöhte Schwerkraft) und dann die Mikrogravitation, die verminderte Schwerkraft der Raumfahrt, angewendet wurde.
Drosophila-Fliegen teilen viele Grundlagen des Immunsystems mit Säugetieren wie Mäusen und Menschen.
Schwerkraft und Immunantwort
Nach der Aufzucht im Weltraum wurden die Fliegen auf zwei Infektionen getestet: einen Pilz, der sich über einen vom Toll-Rezeptor vermittelten Weg abwehrt, und eine bakterielle Infektion, die sich über ein Gen namens Imd („Immunschwäche“) resistent macht. Sowohl der Toll- als auch der Imd-Weg haben beim Menschen und bei anderen Säugetieren Entsprechungen. Tatsächlich wurde der Nobelpreis für Physiologie und Medizin 2011 für die Entdeckung der Toll-Rezeptor-Aktivierung der angeborenen Immunität bei Fliegen und Säugetieren verliehen.
Während die Reaktion über den Imd-Pfad robust war, war der Toll-Pfad bei raumgesteuerten Fliegen "nicht funktionsfähig", sagte Kimbrell.
In Experimenten auf der Erde, bei denen Fliegen in einer Zentrifuge unter Schwerelosigkeitsbedingungen getestet wurden, wurde ihre Resistenz gegen den Pilz verbessert, was darauf hindeutet, dass ihr Mautpfad verstärkt wurde.
Für das mutierte Yuri-Gagarin, das keine normalen Reaktionen auf Gravitationsfelder zeigt, war der Widerstand bei Normal- und Hypergravitation derselbe, was einen weiteren Zusammenhang zwischen Gravitation und Immunantwort zeigt.
Zukünftige Raumfahrzeuge, die für lange Missionen entwickelt wurden, könnten bereits Zentrifugen enthalten, mit denen die Besatzung Knochen- und Muskelmasse aufrechterhalten könnte. Dies könnte sich auch positiv auf das Immunsystem der Astronauten auswirken, sagte Kimbrell.
Wie wirkt sich die Schwerelosigkeit auf das Immunsystem aus? Die Forscher haben zwei Hypothesen im Sinn, die sowohl für Menschen als auch für Fliegen überprüfbar sind:
- Die Weltraumfliegen zeigten auch eine hohe Expression von Genen für Hitzeschockproteine, die als Reaktion auf physiologischen Stress produziert werden.Hitzeschockproteine binden direkt an Toll-Rezeptoren von Säugetieren und können auch die Toll-Aktivierung in Drosophila moderieren.
- Mikrogravitation stört das Verhalten von Proteinen außerhalb der Zelle - ein Bereich, der für Toll wichtiger ist als für die Imd-Signalübertragung.
Forscher der Rice University, der University of Central Florida und der University of Nevada, Las Vegas, leisteten einen Beitrag zur Studie.
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