Lo spazio profondo sarà probabilmente l'ultima frontiera dell'umanità, e i viaggi nello spazio diventeranno senza dubbio molto più comuni in futuro. Però, lo spazio è un ambiente molto ostile non solo per le difficoltà tecniche che comporta andarci, ma anche per gli effetti dannosi che la microgravità costante ha sul corpo umano. Alcuni esempi di questi sono la perdita ossea, atrofia muscolare, e problemi al fegato e ai reni, così come la cinetosi spaziale.

Non dovrebbe sorprendere che gli astronauti ricorrano a vari farmaci per alleviare i sintomi causati dalla microgravità. Sfortunatamente per loro, è stato notato che la microgravità ha un impatto significativo sulla farmacocinetica di alcuni farmaci, che potrebbe portare a un'efficacia alterata e a esiti imprevisti. In particolare, fornire una quantità accurata di farmaco al cervello è diventato un problema chiave per la salute spaziale.

In un recente tentativo di far luce su questo problema, un team di scienziati del Beijing Institute of Technology, Cina, studiato gli effetti che la microgravità ha sulla glicoproteina P (P-gp), un importante trasportatore di efflusso. I loro risultati sono dettagliati nel loro articolo pubblicato in Spazio:scienza e tecnologia , il 17 giugno 2021.

La glicoproteina-P è una pompa di efflusso ATP-dipendente che espelle le sostanze estranee dalle cellule. Presentando nel fegato, reni, e intestino, questa biomolecola può avere un effetto significativo sul metabolismo dei farmaci, assorbimento, distribuzione, ed escrezione. Più importante, La P-gp è altamente espressa nelle cellule endoteliali dei capillari che creano la barriera emato-encefalica e regolano l'ingresso di molti farmaci nel cervello. Così, capire come la microgravità influenzi l'espressione e la funzione della P-gp è importante per le future missioni spaziali.

I ricercatori hanno utilizzato un modello adottato di frequente per comprendere gli effetti della microgravità simulata (SMG) sulla P-gp nei ratti. In questo modello, il modello Morey-Holton, la microgravità è simulata sospendendo i ratti per la coda in modo che le loro zampe posteriori rimangano sollevate, creando un'inclinazione a testa in giù che imita molti degli effetti della microgravità reale. I ratti sono stati divisi in tre gruppi:un gruppo di controllo e altri due gruppi in cui SMG è stato mantenuto per 7 e 21 giorni (7d-SMG e 21d-SMG, rispettivamente), attraverso il quale si prevede di studiare gli impatti di diverse durate di microgravità.

Il team ha prima eseguito esperimenti per determinare i livelli di espressione della P-gp e la funzione di efflusso della P-gp. Hanno scoperto che l'espressione e la funzione della P-gp sono significativamente più alte nel gruppo 21d-SMG rispetto al gruppo 7d-SMG e CON, evidenziando che gli impatti dell'esposizione alla microgravità a lungo termine sono diversi da quelli a breve termine. Dopo, hanno cercato proteine ​​che interagiscono con la P-gp e sono state espresse a livelli significativamente differenti tra i tre gruppi. Attraverso una strategia di proteomica senza etichetta, hanno identificato 26 proteine ​​che interagiscono con la P-gp che erano comuni a entrambi i gruppi SMG. La maggior parte di queste proteine ​​differenzialmente espresse regolava il trasporto transmembrana accoppiato all'idrolisi dell'ATP, tra le altre funzioni. Finalmente, analisi di interazione hanno suggerito molte altre potenziali proteine ​​con cui la P-gp potrebbe interagire, comprese le proteine ​​da shock termico, enzimi sodio/potassio ATP, ATP sintasi, proteine ​​associate ai microtubuli, e fusione delle vescicole ATPasi.

Considerando che la maggior parte degli astronauti ha riferito di aver assunto farmaci che sono substrati della P-gp, chiarire i ruoli della P-gp e delle proteine ​​con cui interagisce in un ambiente di microgravità potrebbe essere necessario per preservare la loro salute nelle future missioni. "Per quanto ne sappiamo, questo è il primo rapporto sulla funzione della P-gp e delle sue proteine ​​interagenti nel cervello di ratto in condizioni di microgravità simulata. I nostri risultati potrebbero essere utili non solo per ulteriori studi sulla stabilità del sistema nervoso, ma anche per l'uso sicuro ed efficace dei farmaci substrato della P-gp durante i viaggi nello spazio, " evidenzia il prof. Yuling Deng, che ha condotto lo studio.

Resta molto da chiarire su come la microgravità prolungata influisca sul nostro corpo. Ancora, i risultati di questo studio aprono la strada a una comprensione più completa di questo problema. Speriamo che vengano condotte ulteriori ricerche in modo che nessun effetto negativo dell'essere nello spazio prenda alla sprovvista i futuri astronauti.