Astronot Scott Kelly’nin bağırsak mikrobiyomunun oranlarında uzay uçuşu sırasında kaymalar gözlemlendi, inişten sonra eski haline döndü.

Science dergisinde yayınlanan NASA Twins Study adlı bir araştırmadan elde edilen bilgilere göre bir yıllık uzay uçuşunun insan bağırsak mikrobiyomunu etkilediği bulundu.

NASA, uzayda uzun bir süre kalmanın insan vücudu üzerindeki etkilerini araştırmak için 2015 yılında Uluslararası Uzay İstasyonu’nda gerçekleştirilecek olan bir yıllık bir görev tasarladı. Bu görevde yer almak için ikiz kardeşler emekli astronot Mark Kelly ve astronot Scott Kelly gönüllü oldu. NASA bu çalışmaya Twins Study (İkizler Çalışması) adını vermişti.

Uluslararası Uzay İstasyonu’nda kaldığı bir yıl boyunca, astronot Scott Kelly, bağırsak mikrobiyotasındaki iki önemli bakteri kategorisinin oranlarında kaymalar yaşadı.  Bununla birlikte, mikrobiyomundaki bakteri çeşitliliği, Northwestern Üniversitesi liderliğindeki araştırma ekibinin cesaretlendirici bulduğu uzay uçuşu sırasında değişmedi.

Bağırsak sağlığı, sindirimi, metabolizmayı ve bağışıklığı etkilemektedir ve son zamanlarda, mikrobiyomdaki değişiklikler kemik, kas ve beyindeki değişikliklerle ilişkilendirilmiştir.

Bu çalışmanın bulguları doktorların ve bilim insanlarının, Mars’a yönelik gerçekleştirilecek merakla beklenen görevler gibi uzun uzay yolculukları sırasında astronotların ve uzay turistlerinin mikrobiyomlarını korumak için bir yol saptamalarına ve uygulamalarına yardımcı olabilir. Bu önlemler pre-, pro- ve postbiyotikleri içerebilir.

Çalışmanın İlk Sonuçları

Weinberg Fen-Edebiyat Fakültesi’nde PhD profesörü olan ve Feinberg Tıp Fakültesi Ken ve Ruth Davee Nöroloji bölümünde ve Psikiyatri ve Davranış Bilimlerinde mikrobiyom çalışmalarına öncülük eden Fred Turek, “İnsanlarla Mars’a seyahat eden mikroplar dahil olmak üzere, uzay uçuşunun vücudu nasıl etkilediğini bilmeden insanları Mars’a gönderemeyiz.” dedi. “Ve bunu er ya da geç bilmek zorundayız. Planımız, 2035’te insanları Mars’a göndermek, bu yüzden bu bilgiyi öğrenmek için 2033’e kadar bekleyemeyiz.” diye ekledi. Northwestern’in bağırsak mikrobiyom araştırması, Science dergisindeki kapsamlı bir makalede yayınlanan on araştırmadan biriydi. Her çalışma, gen ekspresyonu, kemik yoğunluğu, bağışıklık sistemi tepkileri ve telomer dinamikleri dahil olmak üzere uzay uçuşunun insan vücudunu nasıl etkilediğinin bir yönünü incelemektedir.  

Northwestern çalışmalarının ilk yazarı olan PhD, Martha Vitaterna, “Bilim insanlarından oluşan 10 takım ve tek bir makale vardı.” dedi. “Bu çok sistemli, zaman içindeki bütünleşik analiz, İkizler Çalışması’nı (Twins Study) benzersiz ve güçlü kılan bir şeydir. Bu sayede insan vücudundaki şeylerin birlikte değiştiğini görebiliriz.” diye ekledi.

“İnsanlarla Mars’a seyahat eden mikroplar dahil olmak üzere, uzay uçuşunun vücudu nasıl etkilediğini bilmeden insanları Mars’a gönderemeyiz.” – Nörobiyolog Fred Turek, PhD

İkizlerin Karşılaştırılması

2015’den 2016’ya kadar Scott Kelly, uzayda neredeyse bir yıl geçiren ilk Amerikan astronot oldu. Scott Kelly ve onun emekli astronot ikiz kardeşi Mark Kelly, NASA’nın İnsan Araştırma Programı tarafından yürütülen benzeri görülmemiş bir yıllık araştırmasına katıldı. Mark Kelly, Dünya üzerinde gözlem için bir temel oluştururken, Scott Kelly uzayda karşılaştırılabilir bir test durumu sağladı.

Turek ve Vitaterna, Scott Kelly’nin bağırsağındaki bakteri bileşiminin uzayda ve zamanla nasıl değiştiğini gözlemlediler. Bu çift, Scott Kelly’den uzaya gitmeden önce iki fekal örneği, uzayda olduğu bir boyunca dört fekal örneği ve Dünya’ya döndükten sonra üç fekal örneği topladı.

Charles ve Emma Morrison Nörobiyoloji Profesörü ve Uyku ve Sirkadiyen Biyoloji Merkezi direktörü Turek , “Mark ile Scott’ı karşılaştırdık, ilginçti.” dedi. “Ancak asıl karşılaştırma, uçuş öncesi, uçuş sırasında ve sonrasında toplanan Scott’ın örneklerine bakmaktı. Bu muhtemelen elimizde olan en değerli bilgi.” diye ekledi.

Bağırsak Sağlığının Önemi

Genellikle “yeni bir organ sistemi” adı verilen bağırsak mikrobiyomu, sindirim sisteminde yaşayan bakteri, virüs ve  mantarlar da dahil olmak üzere karmaşık bir mikroorganizma topluluğudur. Sadece son 10 yılda bilim insanları, mikrobiyomun sağlık ve çeşitliliğinin insan vücudunun geri kalanını nasıl etkilediğini anlamaya başladı. Örneğin, mikrobiyomun değiştirilmesi kemik, kas ve beyinde değişikliklere neden olabilmektedir.

Northwestern’de nörobiyoloji araştırma profesörü Vitaterna,  “Bakterilerin vücudun diğer tüm sistemleri üzerindeki etkisi gerçekten dikkat çekicidir.” dedi. “Bağırsak mikrobiyomundaki değişiklikleri, Alzheimer ve Parkinson hastalığı, astım ve şizofreni gibi nörolojik ve fizyolojik durumlarla bağdaştıran çalışmalar vardır. Bağırsağı koruyarak diğer tüm sistemleri koruyabiliriz.” diye ekledi.

Bağırsak bakterilerinin yüzde 90’ından fazlası iki geniş kategoriden birine aittir: Firmicutes ya da Bacteroidetes. Kategorilerin her ikisi de iyi ve kötü bakterilerin her ikisinin bir karışımını içerir. Scott Kelly’nin mikrobiyomundaki Firmicutes ve Bacteroidetes arasındaki oran, uçuş sırasında anlamlı bir kayma yaşadı- Bacteroidetes azalırken Firmicutes sayısı arttı. Görülen bu kayma, araştırmacıların Scott Kelly’nin mikrobiyomunda Dünya’ya geri döndükten sonra normale döndüğünü belirttikleri daha büyük bir bileşimsel değişim arasındaydı.

Vitaterna, “Bu mikroorganizma topluluğunun yapısının yeniden şekillenmesinde büyük çapta kayma vardı, bu durumun iyi ya da kötü olup olmadığını söyleyemeyiz.” dedi. 

Kaymaya Ne Sebep Oldu?

Uzayda iken Scott Kelly’nin mikrobiyomunu, yer çekimi, artan radyasyon, sirkadiyen ritimdeki kaymalar, uyku süresinin azalması, hava sirkülasyonu eksikliği, kapalı bir alanda yaşama stresi ve değişmiş bir diyet gibi bir dizi değişken etkileyebilirdi. Turek ve Vitaterna,  Scott Kelly’nin genellikle dondurularak kurutulmuş, ışınlanmış, önceden paketlenmiş yiyeceklerden oluşan uzaydaki diyetinin mikrobiyomundaki çeşitliliği azaltacağından endişe duyuyordu. Başlangıçta, diyet, bilim insanlarının endişelendiği kadar önemli görünmüyor.

Bu sonuç, geçmişte Northwestern çiftinin yürüttüğü fare çalışmalarını yansıtıyor. Scott ve Mark Kelly bir yıllık çalışma boyunca aynı yiyecekleri yememişken, daha önceki çalışmalardaki fareler tamamen aynı yiyecekleri yiyorlardı. Yine de, uzay fareleri, Dünya’daki kontrol farelerine kıyasla, bağırsak mikrobiyomlarında kaymalar yaşamıştır.

Turek, bu değişimlerden büyük olasılıkla yerçekiminin sorumlu olduğuna inanıyor. Turek, “Yerçekiminin bakteriler üzerinde etkileri olduğunu düşünüyoruz. İleriye dönük belirlemek istediğimiz şey bu.” dedi.

Turek ve Vitaterna, Chicago’daki Illinois Üniversitesi’nden ve Rush Üniversitesi Tıp Merkezi’nden araştırmacılarla işbirliği yaptı.

Referanslar

https://news.feinberg.northwestern.edu/2019/04/nasa-twins-study-gut-microbiome-shifts-during-spaceflight/

https://rasyonalist.org/yazi/nasa-ikizler-arastirmasinin-ilk-sonuclarini-yayinladi/

 

Önceki İçerikBCKDHA Geni
Sonraki İçerikBitkilerde CRISPR-cas9 Uygulamaları
Berfin SUCU
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümünden 2018'de mezun olmuştur. ÇOMÜ Biyomoleküler Bilimler Anabilim dalında tezli yüksek lisans yapmaktadır. Bağırsak Mikrobiyotası, Glikan Metabolizması, Mikrobiyoloji, Moleküler Biyoloji, Rekombinant DNA Teknolojisi ve Moleküler Klonlama gibi alanlara ilgi duymaktadır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz