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Jul 28, 2023

Nrf2는 우주 비행을 완화합니다

Communications Biology 6권, 기사 번호: 875(2023) 이 기사 인용 308 액세스 4 Altmetric Metrics 세부 정보 우주 비행 관련 스트레스는 다음을 포함한 다양한 신체 시스템을 통해 건강에 영향을 미칩니다.

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 875(2023) 이 기사 인용

308 액세스

4 알트메트릭

측정항목 세부정보

우주 비행 관련 스트레스는 조혈 및 면역 체계를 포함한 다양한 신체 시스템을 통해 건강에 영향을 미치며, 중간 정도의 항상성 변화부터 심각한 질병까지 영향을 미칩니다. 산화 스트레스가 이러한 변화에 관여하는 것으로 보이며, 세포 보호 및 항산화 스트레스 반응 유전자 세트의 발현을 조절하는 전사 인자 Nrf2가 우주 비행으로 인한 스트레스에 대한 반응과 관련이 있습니다. 여기에서 우리는 Nrf2가 녹아웃된 쥐가 31일 동안 우주를 여행한 MHU-3 프로젝트의 쥐 분석을 통해 Nrf2가 결여된 쥐가 야생형 쥐보다 우주 비행으로 인한 면역 억제로 더 심각하게 고통받고 있음을 보여줍니다. 우리는 한 달 간의 우주 비행이 야생형 쥐에서 조직 염증 표지 유전자의 발현을 유발한다는 사실을 발견했는데, 이 효과는 Nrf2가 없을 때 더욱 두드러졌습니다. 염증 상태의 유도와 동시에 응고-섬유소 용해 인자와 혈소판의 소비는 우주 비행에 의해 증가되었고 Nrf2 결핍에 의해 더욱 가속화되었습니다. 이러한 결과는 Nrf2가 우주 비행으로 인한 염증, 그에 따른 면역 억제 및 혈전성 미세혈관병증을 완화한다는 것을 강조합니다. 이러한 관찰은 우주 비행 중에 직면하는 건강 문제를 완화하기 위한 새로운 전략을 보여줍니다.

우주 비행 생물학에 대한 최근 연구를 통해 극한의 방사선 및 우주의 미세 중력 조건과 같은 비정상적인 환경 조건에서 동물이 다양한 병리생리학적 장애를 겪는다는 이해가 진전되었습니다. 다음 확장된 우주 여행 시대를 준비하려면 우주 여행이 인체에 미치는 영향을 정확하게 평가하는 것이 중요합니다. 국제우주정거장(ISS)에 머무는 동안 방사선 피폭량은 150mSv/년1로 추정되며, 이는 일본 평균 피폭량의 70배에 해당합니다. 지속적인 저선량 방사선 조사는 활성산소종(ROS)2,3,4의 축적을 유발합니다. ROS에 의해 유발된 세포 염증과 그에 따른 면역 기능 장애5에 대한 많은 증거를 고려할 때, ROS 대사를 조절하는 것은 우주 여행 중 지속적인 방사선 손상으로부터 신체를 보호하는 가장 유익한 전략 중 하나인 것 같습니다.

미세 중력은 신체의 체액 분포를 변화시킵니다. 신체가 정상 중력 하에서 직립 자세에 있을 때 동맥압의 점진적인 변화는 잘 제어되지만, 이러한 변화는 공간 내 신체 전체에 걸쳐 균일해지며, 이는 중앙 심혈관계에 부담을 줍니다6,7. 이는 체액 이동을 일으키고, 중앙 구획과 머리의 미세혈관압을 상당히 상승시키며, 두개내 고혈압을 통해 중추신경계에 증상을 유발합니다8. 특히, 이전 연구에서는 우주 비행 중에 전체 순환 혈장량이 감소하여 혈액 농축의 결과로 적혈구(RBC) 매개변수가 증가하는 반면9, RBC 파괴는 우주 비행 스트레스10에 의해 가속화되는 것으로 나타났습니다. 다구체혈성 상태는 우주에 머무는 동안 미세중력에 대한 조혈적 적응을 통해 점차적으로 역전됩니다11. 대조적으로, 지상 중력에 적응하는 동안 유체 재분배의 결과로 우주에서 돌아오는 우주 비행사에게는 진정한 빈혈이 발생합니다12.

우주 방사선 외에도 중력의 변화도 세포에서 ROS를 생성하여 염증의 시작 및 진행으로 이어질 수 있는 것으로 나타났습니다5. 종합하면, 우주 생물학 연구에서 관찰된 이러한 관찰은 미세 중력으로 인한 기계적 스트레스와 방사선으로 인한 산화 스트레스가 수렴하여 신체에 영향을 미치고, 이 두 스트레스의 결합된 영향이 우주 임무 후에 다음과 같은 후유증을 초래할 수 있다는 개념을 뒷받침합니다. 심혈관 질환14, 신경안구 질환15 및/또는 지속적인 용혈10의 발병률이 더 높습니다.