Nrf2により宇宙飛行が軽減される

Communications Biology volume 6、記事番号: 875 (2023) この記事を引用

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宇宙飛行に関連したストレスは、造血系や免疫系を含むさまざまな身体システムを介して健康に影響を与え、その影響はホメオスタシスの中程度の変化から重篤な疾患にまで及びます。 酸化ストレスはこれらの変化に関与していると考えられており、一連の細胞保護および抗酸化ストレス応答遺伝子の発現を調節する転写因子 Nrf2 が、宇宙飛行によって誘発されるストレスへの応答に関与していると考えられています。 今回我々は、Nrf2ノックアウトマウスが31日間宇宙を旅したMHU-3プロジェクトのマウスの解析を通じて、Nrf2欠損マウスは野生型マウスよりも宇宙飛行によって引き起こされる免疫抑制に深刻に苦しんでいることを示す。 私たちは、1か月の宇宙飛行が野生型マウスの組織炎症マーカー遺伝子の発現を引き起こし、その効果はNrf2が存在しない場合にはさらに顕著であることを発見した。 炎症状態の誘発と同時に、凝固線溶因子と血小板の消費が宇宙飛行によって増加し、Nrf2欠損によってさらに加速されました。 これらの結果は、Nrf2 が宇宙飛行によって誘発される炎症、その後の免疫抑制、および血栓性微小血管症を軽減することを強調しています。 これらの観察により、宇宙飛行中に遭遇する健康問題を軽減するための新しい戦略が明らかになりました。

宇宙飛行生物学に関する最近の研究により、宇宙での極端な放射線や微小重力条件などの異常な環境条件下では、動物がさまざまな病態生理学的障害に苦しむという理解が進んでいます。 次の長期宇宙旅行の時代に備えるには、宇宙旅行が人体に与える影響を正確に評価することが重要になります。 国際宇宙ステーション（ISS）滞在中の放射線被ばく線量は年間150ミリシーベルトと推定されており1、これは日本の平均線量の70倍です。 持続的な低線量照射は、活性酸素種 (ROS) の蓄積を引き起こします2、3、4。 ROS によって引き起こされる細胞炎症とその後の免疫機能不全に関する多くの証拠を考慮すると、ROS 代謝を調節することは、宇宙旅行中に持続する放射線障害から身体を守るための最も有益な戦略の 1 つであると思われます。

微小重力は体内の体液分布に変化を引き起こします。 通常の重力下で体が直立姿勢にある場合、動脈圧の段階的な変化は適切に制御されますが、空間内ではこの勾配が体全体で均一になるため、中心心臓血管系に負担がかかります6、7。 これにより体液の変化が生じ、中央区画および頭部の微小血管圧の大幅な上昇が引き起こされ、頭蓋内圧亢進を通じて中枢神経系に症状が引き起こされます8。 注目すべきことに、以前の研究では、宇宙飛行中に全体の循環血漿量が減少し、血液濃縮の結果として赤血球（RBC）パラメーターが増加する9一方、赤血球の破壊は宇宙飛行のストレスによって加速される10ことが明らかになりました。 赤血球増加状態は、宇宙滞在中の微重力への造血適応を通じて徐々に回復します11。 対照的に、地上の重力に適応する際の体液の再分配の結果、宇宙から帰還した宇宙飛行士は真の貧血を発症します12。

宇宙放射線に加えて、重力の変化も細胞内に ROS を生成し 13、炎症の開始と進行につながる可能性があることが示されています 5。 宇宙生物学の研究で得られたこれらの観察を総合すると、微小重力によって引き起こされる機械的ストレスと放射線によって引き起こされる酸化ストレスが収束して人体に影響を及ぼし、これら 2 つのストレスの複合的な影響が宇宙ミッション後に次のような後遺症を引き起こす可能性があるという概念を裏付けています。心血管疾患14、神経眼疾患15、および/または持続性溶血10の発生率が高い。