Humaner Organchip für weltraumbiologische Studien
2022
National Aeronautics and Space Administration (NASA) Ames Research Center, Moffett Field, USA
Die Schädigung des zentralen Nervensystems (ZNS) durch galaktische kosmische Strahlung stellt ein großes Gesundheitsrisiko für Astronauten dar. Astrozyten sind wichtige zelluläre Regulatoren der Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke, die auch die Neuroinflammation und die Gesundheit der Neuronen beeinflussen. Die Rolle der Astrozyten bei der Regulierung der Reaktionen des ZNS und der Blut-Hirn-Schranke auf Weltraumstrahlung ist jedoch noch wenig bekannt. In dieser Arbeit wurde ein mit menschlichen iPSC-Astrozyten und/oder Hirnendothelzellen besiedeltes Hochdurchsatz-Organ-on-a-Chip-System verwendet, um Beeinträchtigungen der Blut-Hirn-Schranke und Astrozytenfunktionen 1-7 Tage nach der Exposition mit 600 MeV/n 56Fe-Partikeln und vereinfachter simulierter galaktischer kosmischer Strahlung zu bewerten. Es wurde gezeigt, dass simulierte Weltraumstrahlung vaskuläre Permeabilität, oxidativen Stress, Entzündung und verzögerte Astrozytenaktivierung in einem Muster verursacht, das den Reaktionen des ZNS auf Hirnverletzungen ähnelt. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Astrozyten bei der Regulierung von Strahlenreaktionen eine doppelte Rolle spielen: Akut nach der Bestrahlung erhöhen sie die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke, um dann in der subakuten Phase zu einem schützenden Phänotyp überzugehen, indem sie den oxidativen Stress und die Sekretion pro-inflammatorischer Zytokine und Chemokine reduzieren.
Insgesamt legt das in dieser Studie verwendete humane ZNS-Modell Astrozyten-Regulationsmechanismen als Ziele für Gegenmaßnahmen nahe, um Beeinträchtigungen der menschlichen BHS während der Erforschung des Weltraums abzumildern. Darüber hinaus könnte diese Methode für zukünftige weltraumbiologische Studien hilfreich sein.
Astrocytes regulate vascular endothelial responses to simulated deep space radiation in a human organ-on-a-chip model
Egle Cekanaviciute
Eingestellt am: 16.11.2022
[1] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2022.864923/full
