쥐의 뒷다리 하역과 방사선 노출을 결합한 후 골격근의 골수 세포 침윤

npj 미세중력 9권, 기사 번호: 40(2023) 이 기사 인용

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골격근과 면역체계는 우주환경의 영향을 많이 받습니다. 이들 기관 사이의 누화는 확립되어 있지만 완전히 이해되지는 않습니다. 이 연구는 급성 방사선 조사 세션(HLUR)과 결합된 (뒷다리) 하역 후 쥐 골격근의 면역 세포 변화의 특성을 결정했습니다. 우리 연구 결과에 따르면 14일 동안 HLUR을 투여하면 골격근에서 골수성 면역 세포 침윤이 크게 증가하는 것으로 나타났습니다.

우주 비행은 유기체에 여러 가지 과제를 제시하며, 주로 미세 중력 및 전리 방사선과 같은 환경적 스트레스 요인에 적응해야 합니다1. 낮은 지구 궤도(예: 국제 우주 정거장)에서 임무를 수행하는 동안 방사선은 우주비행사의 건강에 영향을 미치며2, 이러한 영향은 방사선의 특성과 선량3,4로 인해 깊은 우주에서 임무를 수행하는 동안 더욱 커지고 위험해집니다. 우주 여행 중 가장 큰 영향을 받는 두 기관은 골격근과 면역체계입니다5,6. 예를 들어, 뒷다리 하역(HLU, 검증된 우주비행 동물 유사체7)을 통해 미세 중력 및 방사선을 받은 쥐의 골격근은 근육량의 급속한 손실을 나타내며 근육 성장 및 신진대사에 중요한 분자 조절 인자의 조절 장애를 보여줍니다8. 흥미롭게도 골격근의 성장, 신진대사 및 염증 사이에 강한 연관성이 있다는 증거가 늘어나고 있습니다9,10. 공간 스트레스 요인으로 인한 면역 체계의 변화는 근육 내의 분자 기반을 수정하여 잠재적으로 이 기관에 대한 미세 중력 및 방사선의 해로운 영향을 악화시킬 수 있습니다. 그러나 우주와 같은 조건에서 골격근과 면역체계 사이의 누화를 설명하는 메커니즘은 아직까지 이해되지 않고 있습니다. 정상적인 중력 및 이온화 방사선 조건 하에서 재생 근육 과정 동안 이러한 혼선은 골수성 및 림프성 면역 세포가 근육으로 침투함으로써 매개되는 것으로 보입니다. 그러나 우주 환경이 골격근에 존재하는 골수성 및/또는 림프성 면역 세포 집단에서 어떤 반응을 유발하는지 여부는 알려져 있지 않습니다.

우주 비행이 면역계-골격근 혼선 및 무결성에 미치는 영향에 관한 정보가 부족하다는 점을 고려하여, 우리는 일정 기간의 하역 및 방사선 노출(HLUR) 후 골격근 내에서 발생하는 잠재적인 면역 세포 변화를 조사하기 위한 연구를 설계했습니다. 쥐에서. 우리는 유전자 발현 관점에서 골격근의 면역 세포 변화의 성격을 결정하는 데 노력을 집중한 다음 면역 조직 화학 접근법을 사용하여 결과를 확인했습니다. 위에서 우리는 HLUR이 골격근에서 골수성 및 림프성 세포의 침윤을 유도할 것이라는 가설을 세웠습니다.

14일간의 뒷다리 하역 및 급성 방사선 세션(7일차) 이후 총 습윤 M. 가자미근의 유의한 감소가 발견되었지만 M. 비복근 중량은 그렇지 않은 것으로 나타났습니다. (그림 1a, b). M. 가자미근 체중의 감소는 잘 알려진 근육량 억제제인 ​​미오스타틴의 유전자 발현 증가와 함께 발생했는데, 이는 M. 비복근에서는 발견되지 않았습니다(그림 1c, d). 미오스타틴은 위축 관련 유전자를 상향 조절하고 Akt/mTOR 신호 전달 경로를 억제함으로써 근육 위축을 유도합니다9. Akt/mTOR 신호 전달 경로는 최근 하역 및 조사 후에 조절 장애가 있는 것으로 밝혀졌습니다8. 또한, TNF-α9와 같은 억제성 사이토카인의 수준이 증가하면 동일한 경로가 하향 조절되는 것으로 제안되었으며, 이는 위축 자극 조건에서 잠재적인 면역-골격근 혼선을 나타냅니다.

a, b M.soleus의 체중 및 MSTN 수준. c, d M. 비복근의 체중 및 MSTN 수준. HLUR 뒷다리 하역 및 방사선 그룹, CTRL 제어 그룹. *CTRL 그룹과 크게 다릅니다(비대체 t-검정, p < 0.05). 오차 막대는 표준 편차를 나타냅니다.