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了解微重力对P-糖蛋白的影响

摘要 深空最有可能成为人类的最后前沿,太空旅行无疑将在未来变得更加普遍。然而,太空是一个非常恶劣的环境,不仅因为去那里需要技术上的困难,

深空最有可能成为人类的最后前沿,太空旅行无疑将在未来变得更加普遍。然而,太空是一个非常恶劣的环境,不仅因为去那里需要技术上的困难,还因为持续的微重力对人体产生不利影响。其中一些例子是骨质流失、肌肉萎缩、肝脏和肾脏问题,以及太空晕动病。

宇航员使用各种药物来改善微重力引起的症状也就不足为奇了。对他们来说不幸的是,已经注意到微重力对某些药物的药代动力学有重大影响,这可能会导致疗效改变和意想不到的结果。特别是,向大脑输送准确数量的药物已成为太空健康的一个关键问题。

最近,为了阐明这个问题,中国北京理工大学的一组科学家研究了微重力对重要的外排转运蛋白 P-糖蛋白 (P-gp) 的影响。他们的研究结果在2021 年 6 月 17 日发表在《太空:科学与技术》上的论文中有详细介绍。

P-糖蛋白是一种 ATP 依赖性外排泵,可将外来物质排出细胞。这种生物分子存在于肝脏、肾脏和肠道中,对药物的代谢、吸收、分布和排泄具有显着影响。最重要的是,P-gp 在形成血脑屏障并调节许多药物进入大脑的毛细血管内皮细胞中高度表达。因此,了解微重力如何影响 P-gp 的表达和功能对于未来的太空任务很重要。

研究人员采用了一种经常采用的模型来了解模拟微重力 (SMG) 对大鼠 P-gp 的影响。在这个模型中,莫雷-霍尔顿模型,微重力是通过用尾巴悬挂老鼠来模拟的,这样它们的后腿保持抬高,产生一个头朝下的倾斜,模仿真实微重力的许多影响。将大鼠分为三组:对照组和另外两组,其中 SMG 维持 7 天和 21 天(分别为 7d-SMG 和 21d-SMG),预计通过这些组来研究不同微重力持续时间的影响。

该团队首先进行了实验,以确定 P-gp 的表达水平和 P-gp 的外排功能。他们发现,与 7d-SMG 组和 CON 相比,21d-SMG 组的 P-gp 表达和功能显着更高,突出了长期微重力暴露与短期微重力暴露的影响不同。之后,他们寻找与 P-gp 相互作用并在三组之间以显着不同水平表达的蛋白质。通过无标记蛋白质组学策略,他们确定了 26 种与 P-gp 相互作用的蛋白质,这些蛋白质在两个 SMG 组中都很常见。大多数这些差异表达的蛋白质调节 ATP 水解偶联的跨膜转运等功能。最后,相互作用分析暗示了 P-gp 可能与之相互作用的许多其他潜在蛋白质,包括热休克蛋白、钠/钾 ATP 酶、ATP 合酶、微管相关蛋白和囊泡融合 ATP 酶。