A microgravidade no espaço perturba a fisiologia humana e é prejudicial para a saúde do astronauta, um fato percebido pela primeira vez durante as primeiras missões Apollo, quando os astronautas experimentaram distúrbios no ouvido interno, arritmia cardíaca, pressão sanguínea baixa, desidratação, e perda de cálcio dos ossos após as missões.

Uma das observações mais impressionantes das missões Apollo foi que pouco mais da metade dos astronautas adoeceu com resfriados ou outras infecções dentro de uma semana após o retorno à Terra. Alguns astronautas até experimentaram a reativação de vírus dormentes, como o vírus da varicela. Essas descobertas estimularam estudos sobre os efeitos da gravidade fraca, ou "microgravidade, "no sistema imunológico, que os cientistas têm explorado por décadas de lançamentos de foguetes tripulados, viagens de ônibus e passagens pela estação espacial, ou às vezes simulando a gravidade espacial em laboratórios terrestres.

No último estudo conduzido por uma das primeiras mulheres astronautas, Millie Hughes-Fulford, Ph.D., pesquisadores da UCSF e da Universidade de Stanford mostraram agora que o enfraquecimento do sistema imunológico de um astronauta durante a viagem espacial é provavelmente devido em parte à ativação anormal de células imunológicas chamadas células T reguladoras (Tregs).

Tregs normalmente são acionados para reduzir as respostas imunológicas quando a infecção não mais ameaça e são reguladores importantes das respostas imunológicas em doenças que variam de câncer a COVID-19. Em condições de microgravidade, Contudo, os pesquisadores descobriram mudanças nos Tregs que os prepararam para trabalhar antes mesmo de o sistema imunológico ser desafiado. Quando eles estimularam uma resposta imune em células imunes humanas a partir de amostras de sangue na microgravidade, com um produto químico frequentemente usado em pesquisas para imitar um patógeno de doença, eles descobriram que Tregs ajudou a suprimir a resposta imunológica que foi desencadeada. Esta descoberta inesperada foi publicada online em 7 de junho na revista Nature Relatórios Científicos .

Hughes-Fulford se tornou a primeira mulher especialista em carga útil a orbitar a Terra com seus experimentos em 1991, e por décadas, até sua morte devido a leucemia em fevereiro, ela estudou os efeitos da microgravidade na saúde, primeiro com ênfase na osteoporose e depois com foco no sistema imunológico. Como pesquisador do San Francisco Veterans Affairs Medical Center e membro do corpo docente da UCSF há muito tempo afiliado ao Departamento de Medicina, Hughes-Fulford orientou aspirantes a cientistas espaciais, incluindo os co-pesquisadores principais deste último estudo de imunologia.

Jordan Spatz, Ph.D., um cientista espacial e estudante de medicina da UCSF que se tornou co-PI do estudo após a morte de Hughes-Fulford, observou que, à medida que as viagens espaciais se tornam cada vez mais comercializadas e mais comuns, as preocupações com o estado de saúde dos viajantes espaciais devem crescer.

"No início do programa espacial, a maioria dos astronautas eram jovens e extremamente saudáveis, mas agora eles tendem a ter muito mais treinamento e são mais velhos, - disse Spatz. - Além disso, além dos astronautas, com a comercialização dos voos espaciais, haverá muito mais indivíduos mais velhos e menos saudáveis ​​experimentando a microgravidade. De uma perspectiva médica espacial, vemos que a microgravidade faz muitas coisas ruins ao corpo humano, e esperamos obter a capacidade de mitigar alguns dos efeitos da microgravidade durante as viagens espaciais. "

O novo estudo avançou a pesquisa anterior liderada por Hughes-Fulford, confirmando algumas de suas descobertas anteriores de experimentos no espaço e em microgravidade simulada, enquanto contribui com descobertas moleculares adicionais. Hughes-Fulford havia encontrado anteriormente respostas mais fracas dos linfócitos T do sistema imunológico, alguns dos quais atacam patógenos específicos diretamente e outros ajudam a orquestrar a resposta imunológica.

"É um golpe duplo, "disse o co-investigador Brice Gaudilliere, MD, Ph.D., professor associado do Departamento de Anestesia da Stanford University School of Medicine. "Há um amortecimento das respostas de ativação imune dos linfócitos T, mas também uma exacerbação das respostas imunossupressoras por Tregs. "Os pesquisadores também descobriram que os linfócitos" assassinos naturais "eram menos ativos sob microgravidade simulada, enquanto as células B produtoras de anticorpos pareciam não ser afetadas.

Os pesquisadores simularam a microgravidade em amostras de sangue com um especialista, cilíndrico, recipiente de cultura de células com rotação motorizada, uma ferramenta de pesquisa de microgravidade estabelecida há muito tempo, mas o método de análise de célula única era único. Os cientistas identificaram células imunológicas individuais por tipo específico e usaram marcadores de metal e espectroscopia de massa para detectar e quantificar simultaneamente dezenas de proteínas que desempenham um papel na função imunológica. além de confirmar padrões previamente identificados de ativação de genes alterados.