Проспективна употреба на пробиотици за поддържане на здравето на астронавтите по време на космически полет
Sep 28, 2023
Резюме:Поддържането на здравето на астронавта по време на пътуване в космоса е от решаващо значение. Множество проучвания са наблюдавали различни промени в микробиома на червата и физиологичното здраве. Астронавтите на борда на Международната космическа станция (МКС) са имали промени в микробните общности в червата, носа и кожата си. Освен това при астронавтите са наблюдавани промени в клетките на имунната система с промени в неутрофилите, моноцитите и Т-клетките. Пробиотиците помагат за справяне с тези здравословни проблеми, причинени по време на космически полет, като инхибират прилепването на патогените, подобряват функцията на епителната бариера чрез намаляване на пропускливостта и предизвикват противовъзпалителен ефект. Когато са изложени на микрогравитация, пробиотиците показват по-кратка фаза на изоставане, по-бърз растеж, подобрена киселинна толерантност и жлъчна устойчивост. Капсула Shirota от лиофилизиран щам Lactobacillus casei е тествана за стабилност на ISS в продължение на един месец и е доказано, че повишава вродения имунитет и балансира чревната микробиота. Използването на лиофилизирани спори на B. subtilis се оказва изгодно за дългосрочни космически полети, тъй като отговаря на изискванията за всички аспекти, тествани за търговски пробиотици при симулирани условия. Тези резултати демонстрират необходимост от по-нататъшно проучване на ефекта на пробиотиците в симулирани условия на микрогравитация и космически полет и прилагането им за преодоляване на ефектите, причинени от дисбиоза на чревния микробиом и проблеми, които могат да възникнат по време на космически полет.
растение цистанче, повишаващо имунната система
Ключови думи: космонавт; полет в космоса; пробиотици; микробиом; симулирана микрогравитация (SMG)
1. Въведение
Човешкото изследване на космоса се увеличи напоследък, тъй като се планират повече мисии от различни международни космически агенции. „Програмата за човешки изследвания“ на Националната аеронавтика и космическа администрация в момента планира дългосрочни мисии за човешки космически полети до Марс и Луната. Различни проучвания показват, че на астронавтите им е трудно да поддържат здравето си и се сблъскват с много здравословни проблеми по време на кратки и дълги космически полети поради излагане на множество стресови фактори като микрогравитация и радиация. Следователно е необходимо да се разберат рисковете за човешкото здраве, свързани с пътуването в космоса. Астронавтите, които прекарват 6–12 месеца на борда на Международната космическа станция (МКС), са преживели промени в чревната микробиота и различни физиологични промени. Тези промени включват инфекции на пикочно-половата система, сърдечно-съдови проблеми, промени в резистентността и вирулентността на бактериите, промени в имунния отговор и развитието на рак поради излагане на радиация [1,2]. От решаващо значение е да се вземат необходимите предпазни мерки за запазване здравето на астронавтите, тъй като космическите мисии продължават много дълги периоди от време [3]. Световната здравна организация характеризира пробиотиците като „живи микроорганизми, които, когато се прилагат в адекватни количества, предоставят ползи за здравето на гостоприемника“ [4]. Доказано е, че консумацията на няколко пробиотични щама регулира имунната система и чревната флора, което води до увеличаване на добрите бактерии като лактобацили и бифидобактерии и намаляване на вредните микроби. Пробиотиците като Lactobacillus casei щам Shirota (LcS) могат да подобрят вродения имунитет и да увеличат активността на естествените клетки убийци чрез основно повишаване на производството на интерлевкин-12 от моноцити и макрофаги. LcS, при поглъщане, достига чревния микробиом в жива форма и поддържа чревния микробиом [5,6]. Доказано е, че пробиотиците влияят върху синтеза и освобождаването на невроактивни вещества. Доказано е, че Lactobacillus acidophilus модулира експресията на канабиноидните рецептори [7]. Като потенциален пробиотик, който може да използва добре стомашно-чревния муцин, Akkermansia muciniphila е неразривно свързана с метаболизма на гостоприемника и имунния отговор. Има потенциала да бъде терапевтична цел при заболявания, свързани с микробиотата, като колит, метаболитен синдром, имунни заболявания и рак [8]. В резултат на това проучване предполага, че пробиотиците от следващо поколение, получени от Akkermansia, могат да намалят риска от заболявания, свързани с хронично възпаление [7]. Наскоро беше открито, че оралното приложение на известния чревен микроб Faecalibacterium prausnitzii показва противовъзпалителни свойства чрез увеличаване на производството на IL-10 (цитокин) и фактор на туморна некроза (TNF) в дебелото черво за подобряване на чревното заболяване [9 ]. Друго изследване също показва противовъзпалителния потенциал на щамове Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus, изолирани от българско домашно кисело мляко. Пробиотичните щамове Lactobacillus, Bifidobacterium и Streptococcus се използват главно за предотвратяване или лечение на орални инфекции [10]. Определена чревна микробиота играе важна роля в хранителната функционалност и допринася за наличността на витамини и производството на късоверижни мастни киселини. Чревните микроорганизми могат да произвеждат витамин В12, витамин К, пиридоксин, фолат, биотин, никотинова киселина и тиамин [11]. Плака или зъбни биофилми в устната кухина причиняват лошо орално здраве; Въпреки това, млечнокиселите бактерии (LAB) взаимодействат с този биофилм/плака и чрез антимикробна активност унищожават причинителите [12]. По време на дългосрочен космически полет надеждността на ефективното управление на здравето е от съществено значение. Според изследвания космическите полети причиняват промени в човешката физиология [13]. Тези промени могат да бъдат от различно естество: физиологични, включително стомашно-чревен дистрес, дерматит и респираторни инфекции; имунологичен [14] и микробиом [15]. Проучвания на Земята показват, че пробиотиците са полезни за подобряване на здравословните проблеми, които възникват по време на космически полет. Те помагат, като се конкурират с патогени, намаляват стомашно-чревните проблеми, укрепват плътните връзки в чревните епителни клетки, произвеждат основни метаболити и взаимодействат с клетките гостоприемници за насърчаване на физиологични и имунни промени [16–18]. Този преглед се фокусира върху различни проблеми при космическите полети, с които се сблъскват астронавтите, и как консумацията на пробиотици може да помогне за облекчаване на тези проблеми, което може да помогне на астронавтите да преодолеят трудностите при космически полети.
ползи от добавката Cistanche-увеличаване на имунитета
2. Здравни проблеми по време на космически полет
Космосът е сурова среда и напредъкът в науката за материалите, производството на електроенергия, роботиката и медицинските изисквания са от съществено значение, за да се гарантира оцеляването на астронавтите по време на селища и междупланетни пътувания. Нововъзникващото поле на биоастронавтиката има за цел да се справи с някои от медицинските проблеми, с които се сблъскват астронавтите, докато са в космоса. Поради враждебната среда в космоса, астронавтите са изправени пред няколко здравни риска по време на дълги и краткотрайни космически полети [19,20]. Диаграмно представяне на здравословни проблеми, пред които са изправени астронавтите по време на космически полет, е показано на (Фигура 1).
Фигура 1. Диаграмно представяне на здравословни проблеми, пред които са изправени астронавтите по време на космически полет. Изображението е създадено с помощта на BioRender.com.
2.1. Промени в микробиома
Джошуа Ледерберг въвежда термина „човешки микробиом“ през 2001 г. Той го характеризира като „Естествена мрежа от комменсални, симбиотични и патогенни микроорганизми, които наистина споделят нашето телесно пространство“. Човешкият микробиом се състои от различни полезни симбионти, предимно бактерии, които активно укрепват здравето. С промяна в микробиотата, увеличаването на патогените може да повлияе на хомеостазата и да причини различни заболявания. Както при дълги, така и при краткосрочни космически мисии са наблюдавани промени в бактериалните профили на червата, носа и устната кухина на астронавтите. Тези прогресии са свързани с намаляване на общото богатство на полезни микроби от родовете Lactobacillus и Bifidobacterium и разширяване на опортюнистични микроорганизми, например Escherichia coli, Clostridium sp., Staphylococcus aureus, Fusobacterium nucleatum и Pseudomonas aeruginosa [3]. Изследване на микробиотата от девет астронавти, прекарали една година на борда на МКС, представя доказателство, демонстриращо промяна в микробната популация на стомашно-чревния (GI) тракт, носа, езика и кожата по време на космически мисии. ДНК, събрана от микробните проби в изследването, беше подложена на 16S rRNA генно секвениране, за да се определи микробният състав. Това проучване разграничава свързаното с космоса увеличение на Parasutterella sp. номер. Той е категорично свързан с хронично влошаване на червата при хора с възпалително заболяване на червата. Проучването също така установи свързано с пространството намаляване на популацията на три бактериални рода с противовъзпалителни свойства: чревни Fusicatenibacter, Pseudobutyvibrio и Akkermansia. По-малко промени по време на полет са открити в назалната микробиота [1,6].
cistanche tubulosa - подобряват имунната система
Щракнете тук, за да видите продуктите Cistanche Enhance Imunity
【Попитайте за повече】 Имейл:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692
Проучването на Liu et al. [15] беше първият, който показа ефекта от краткосрочните космически полети върху микробиома на човешките черва. Проучването показа, че изобилието на Bacteroides се увеличава след космически полет, с намаляване на Lactobacillus и Bifidobacterium. Бактероидите ефективно разграждат диетичните фибри в човешките черва и са основни производители на фенолна киселина и пропионат. Родът Bacteroides има няколко патогенни бактериални вида, които се размножават бързо при стресови условия. Космическата среда отслабва човешката имунна система и броят на Bacteroides може да се увеличи. В човешките черва лактобацилите са отговорни за производството на голямо количество млечна киселина. Освен това, проучванията показват, че Bifidobacterium генерира млечна и оцетна киселина от захари. Намаляването на популацията на видовете Lactobacillus и Bifidobacterium може да попречи на функционирането на имунната система на гостоприемника в червата и работата на чревната микробиота, а засегнатите от космически полети имунни системи могат да причинят повторно активиране на латентни вируси и увеличаване на броя на опортюнистични патогени в червата. Двойното проучване също показа, че метаболити, като 3-индол пропионова киселина, която има противовъзпалителни ефекти, са отбелязани в ниски нива по време на полет по време на проучването. Следващото проучване също така посочва промяна във функционирането на микробиома в субекта на полета в сравнение с субекта на земята по отношение на микробните общности [21]. Проучване на Siddiqui et al. [22] използва модел на мишка с разтоварване на задните крайници (HU) на земята, за да симулира условия на микрогравитация, за да изследва промените в бактериалния състав на чревната микробиота. Те откриха, че разтоварването на задните крайници причинява промени в чревната микробиота, включително намаляване на разнообразието от полезна чревна микробиота, което може да доведе до повишена пропускливост и възпаление на червата. Проучването показва намаляване на Akkermansia muciniphila, Eubacterium coprostanoligenes и Burkholderiales при мишки, изложени на симулирана микрогравитация, в сравнение с нормални мишки. Тези бактериални родове се свързват с противовъзпалителни свойства, чревна хомеостаза и ползи за здравето, като предотвратяване на камъни в бъбреците. Проучването също така подчертава значението на балансираната пропорция на Firmicutes и Bacteroidetes за поддържане на цялостното здраве, като промените в техните пропорции водят до дисбиоза и свързаните с нея здравословни проблеми. Firmicutes играят роля в метаболизма и храненето на гостоприемника, докато Bacteroidetes са свързани с имуномодулация. Тези резултати предполагат, че промените в чревната микробиота могат да допринесат за отрицателни ефекти върху здравето, наблюдавани при космически полети [22]. Аналитичният инструмент „Тест за сходство за акордантни и възпроизводими модели на изобилие от микробиоми“ или STARMAP тества сходството в набори от данни за изследване на две пространства за намиране на вариации на микробиотата. Проучването също така откри, че свързаните с космическите полети микробиота промени по време на мисиите RR-1 (Изследване на гризачи 1) и STS-135 (човешка мисия) са сходни, което предполага силна промяна в чревната микробиота на бозайниците поради космически полети [ 23]. Ефектът на микрогравитацията върху чревната микробиота на астронавтите по време на космически полет също е обобщен в таблица 1.
2.1.1. Оста микробиота–черва–мозък и нейната връзка с психичното здраве на астронавтите
Чревната микробиота се състои от 106 вирусни, бактериални и протозойни клетки, което я прави най-многобройната общност от човешка микробиота. Мозъкът влияе върху функцията и състава на микробиотата, като променя чревната пропускливост. Мозъкът, чрез автономната нервна система (ANS), може също да повлияе на имунната функция. Оста черво-мозък (GBA) е двупосочен комуникационен път между централната и чревната нервна система. Той свързва емоционалните и когнитивните центрове на мозъка с периферните чревни функции. Последните постижения в изследванията подчертаха значението на чревната микробиота за повлияване на тези взаимодействия [24]. Съставът на чревната микробиота претърпява много преходи по време на живота, които са успоредни на динамични периоди на развитие на мозъка, стареене и съзряване. Дисбиозата може да бъде резултат от фактори на околната среда като диета, гравитация, стрес и радиация. Освен това чревната микробиота играе важна роля в развитието както на адаптивните, така и на вродените имунни отговори. Стомашно-чревните микроорганизми действат като релейни станции за натрупване на информация и предаване към специфични области на мозъка, особено малкия мозък, засягайки психичното здраве. Влиянието на факторите на околната среда, свързани с космическите пътувания, се събира върху тези микроорганизми [25].
2.1.2. Предизвикателства за психичното здраве, пред които са изправени астронавтите по време на космически полет
Космическият полет е уникална и трудна среда, която може да окаже значително влияние върху психичното здраве на астронавтите [26]. Изолацията, затвореността, микрогравитацията, нарушаването на циркадните ритми и забавянето на комуникацията могат да допринесат за психологически стрес, безпокойство, депресия и други проблеми с психичното здраве [27,28]. Изследванията показват, че астронавтите са по-склонни да бъдат емоционални и да имат психични разстройства, когато са в космоса [29]. Липсата на социална подкрепа и изолацията, която се случва по време на космически полет, е една от водещите причини за психичните проблеми на астронавтите. Астронавтите са изолирани от семействата и приятелите си за дълги периоди, което ги затруднява да участват в редовни социални ангажименти. Това може да доведе до чувство на изолация, скука и психологическа мъка [28]. Друго голямо предизвикателство е нарушаването на цикъла сън-събуждане, причинено от постоянно излагане на изкуствена светлина и липсата на естествен цикъл ден-нощ в космоса [30]. Скорошно проучване на Ma et al. [31] също показаха връзката между чревния микробиом, индуциран от пробиотиците, и облекчените нива на стрес при възрастни, като по този начин доказаха ролята на оста черва-мозък за намаляване на ефектите от стреса.
Таблица 1. Ефектът на микрогравитацията върху чревната микробиота на астронавтите по време на космически полет.
Психичното здраве е важна част от космическите полети и астронавтите са по-склонни да изпитват психологически стрес, безпокойство и други проблеми с психичното здраве. Изключително важно е да продължим да изследваме и приемаме техники за подобряване на психичното здраве на астронавтите, докато са в космоса.
2.2. Инфекция на пикочно-половата система
При дългосрочни космически мисии астронавтите са изправени пред много физически предизвикателства, които биха могли да повлияят на тяхното пикочно-полово здраве. По време на космически полет микрогравитационната среда причинява намаляване на обема на плазмата и увеличаване на отделянето на урина поради изместване на течности от долните крайници към горната част на тялото, което води до риск от инфекции на пикочните пътища (UTI) поради намален поток на урина и застой на урината . Освен това, стресът и променените цикли на сън-събуждане по време на космически полет могат да допринесат за повишена честота на никтурия [33]. Мъжете астронавти може да се сблъскат с понижени нива на тестостерон поради излагане на радиация по време на космически полет, което води до намалено либидо и еректилна дисфункция. От друга страна, жените астронавти могат да изпитат менструални нередности и синдром на тазова конгестия, причинявайки болка, натиск и дискомфорт в областта на таза [33,34]. ИПП са често срещани проблеми в космоса, като жените астронавти изпитват по-голяма честота от мъжете астронавти. Уропатогени като Staphylococcus saprophyticus и Escherichia coli са значими причинители на всички инфекции на пикочните пътища поради способността им да се прикрепят към уроепителните клетки чрез адхезионни молекули. In vitro изследванията показват, че както патогенните, така и непатогенните щамове на Е. coli показват по-добра адхезия и инвазия при микрогравитация. Тази по-висока адхезия, заедно с ускорената кинетика на растеж на E. coli в космоса, може да е отговорна за прогресията на заболяването [3].
ползи от добавката Cistanche-увеличаване на имунитета
2.3. Реактивиране на вируса в космически полет
Проучване на Sonnenfeld & Shearer [35] изяснява компрометирането на имунната система, възможното развитие на злокачествено състояние и реактивиране на латентна вирусна инфекция при хора по време на космически полет. По време на космически полет значителен брой от тези симптоми са свързани с отслабване на имунната система поради реактивирането на два вируса: вируса на Epstein-Barr и вируса Varicella-Zoster [1]. Латентното реактивиране на вируса е биомаркер за състоянието на имунната система на астронавтите и факторите, допринасящи за това, са увеличаване на секрецията на глюкокортикоиди, промяна в производството на цитокини и намалена функция на имунните клетки, насочени към елиминиране на вирусите. Наличието на вирусна ДНК в телесните течности показва реактивиране на вируса [36].
2.4. Резистентност на бактериите и промени в бактериалната вирулентност
Джан и др. [37] изследва промените в антимикробната резистентност на щама S. enteritidis, който беше пренесен в космоса от космическия кораб Shenzhou-11. В сравнение с наземния щам, летящият щам показва повишена устойчивост на амикацин, повишена скорост на растеж и някои промени в метаболизма. Escherichia coli MG1655 разкрива антибиотична резистентност, когато е изложена на дългосрочно моделирана микрогравитация с ниско срязване (LSMMG) и основни антибиотици като хлорамфеникол, цефалотин, тетрациклин, цефокситин, цефуроксим и цефокситин. Щамът показа резистентност към хлорамфеникол и цефалотин за повече от 110 поколения, дори след елиминирането на околната среда LSMMG и следи от експозиция на антибиотици. Адаптираният щам на последователността на генома на Escherichia coli показва около 25 промени. Тези геномни промени са свързани с антибиотична резистентност, с промяна в четири гена за антибиотична резистентност: ompF, acrB, mdfA и Marr [38]. Според проучване на Liu et al. [15] космическият полет променя вирулентността на бактериите. При изследване на гени за вирулентност те откриха, че микробиомът на червата оказва влияние върху някои фактори на вирулентност (VF). Пример за такава промяна е увеличаването на фактор VF0367, свързан с развитието на липополизахариди, които образуват защитен слой в Brucella [15]. Скорошно проучване показа, че броят на показанията за маркера за мутация Streptomyces EF-Tu се е увеличил значително след пътуването на астронавта. Този маркер идентифицира вариации на последователността, предизвикващи резистентност към рифамицин, на фактора на удължаване Tu на Streptomyces cinnamoneus. Увеличаването на EF-Tu мутациите след космически полет показва, че резистентността към рифамицин може да се е увеличила поради обстоятелствата на космическия полет [39]. Тези проучвания предполагат повишена патогенност на някои микроби след излагане на космически полет.
2.5. Разрушаване на епителната бариера и възпалително заболяване на червата (IBD)
Възпалителното заболяване на червата (IBD) е хронично, повтарящо се възпалително състояние на стомашно-чревния тракт, характеризиращо се с разрушаване на епителната бариера и имунологична дисрегулация. Скорошни изследвания установиха, че астронавтите понасят стомашно-чревен дискомфорт, включително симптоми, подобни на IBD, когато са в космоса, най-вероятно в резултат на въздействието на микрогравитацията върху чревния епител. Промените в протеините с плътна връзка (TJ) предизвикват разрушаване на епителната бариера, което води до повишена чревна пропускливост и последваща транслокация на луминални антигени през епитела [40,41]. Промяна в експресията или локализацията на TJs може да доведе до състояние на пропускливи черва поради повишена пропускливост към молекули, дифундиращи от лумена към lamina propria [42]. В своето изследване Alvarez et al. [43] откриват забавяне в локализирането на TJ протеини — оклудин и ZO-1 при симулирани условия на микрогравитация. Констатациите показват, че симулираната микрогравитация е увредила епителната бариера и основната чувствителност към бариерата продължава дори след премахването на състоянието на микрогравитация. Това разрушаване на основната бариера прави астронавтите предразположени към различни заболявания с дефекти на чревната епителна клетъчна бариера, като болест на Crohn, улцерозен колит, целиакия и диабет тип I [44]. Съобщава се за IBD при астронавти по време на космически полет с повишена чревна парацелуларна пропускливост в резултат на разрушаване на TJ протеин [1,45]. Проучване съобщава за намалена експресия и разпределение на TJ протеини като оклудин, клаудин-1, клаудин 04 и JAM-A и увеличаване на експресията на клаудин-2 [46]. Друго проучване на Yi et al. [47] предполагат, че Lactobacillus reuteri LR1 може да лекува чревни разстройства, свързани с нарушена функция на епителната бариера. Инфекцията с ентеротоксигенна Е. coli K88 индуцира повишаване на пропускливостта на IPEC-1 клетъчните монослоеве. Пробиотикът LR1 значително подобрява функцията на епителната бариера и намалява адхезията и колонизацията от колиформи.
cistanche tubulosa - подобряват имунната система
2.6. Имунологична промяна по време на космически полет
Astronauts face the issue of immune cell alteration during spaceflight. Innate immunity, or the first line of defense, plays a vital role in prolonging healthcare among astronauts. Immunological changes observed in astronauts during space flight have been shown in (Table 2). A study conducted at Johnson Space Center, Houston, showed an 85% increase in neutrophils during a 5–11-day spaceflight mission as compared to pre-flight levels along with remarkably lower values in phagocytosis [48]. An increase in the number of white blood cells, polymorphonuclear leukocytes, was also observed in short-duration spaceflight missions to the ISS [49]. Similar effects have been observed in astronaut long-duration spaceflight missions. An increase in the level of white blood cells [14]. Another study by Makedonas et al. [50] reported an increased inflammation in the astronauts during 1-year NASA "twins" study aboard the International Space Station. Cosmonauts on a long duration (>140 дни) космически полет показа повишено освобождаване на ендоканабиноиди, комбинирано с имунна активация, което имитира риска от свързани с възпаление разстройства при хората. Повишеното възпаление продължава 30 дни след полета [51]. Промените в гравитацията, изпитвани от астронавтите, също могат да повлияят на микросредите на два критични първични лимфоидни органа, тимуса и костния мозък. Тези органи са отговорни за генерирането на лимфоцити или бели кръвни клетки. Промените в производството на лимфоцити могат да имат непряко влияние върху придобитите имунни отговори, променяйки начина, по който имунната система обикновено реагира на възпаление, инфекции и тумори [52].
Таблица 2. Имунологични промени, наблюдавани при астронавти по време на космически полет.
2.7. Промени в сърдечно-съдовите функции
Астронавтите се сблъскват с безтегловност в космоса, което води до преразпределение на телесните течности към гръдно-главните области от долната половина на тялото. Този трансфер на течности е отговорен за синдром на сърдечно-съдово декондициониране, характеризиращ се с хипотония, възможност за пресинкоп или синкоп и намалена способност за стрес [57]. Астронавтите изпитват метаболитен стрес, докато са в космоса. Метаболитният стрес е силен предиктор както за сърдечни заболявания, така и за диабет тип 2 [58]. Космическият полет също крие риск от развитие на злокачествени аритмии, тъй като промените, причинени по време на космически полет, подчертават увеличената хетерогенност на реполяризацията. Необходими са по-нататъшни проучвания, за да се разберат физиологичните промени, настъпващи в тялото, което също ще помогне да се осигури по-задълбочена представа за промените в човешкото здраве след комерсиализацията на космическите полети [59].
2.8. Ефект на космическата радиация върху астронавтите
Хората са изложени на космическа радиация, докато са в космоса. Това са галактическите космически лъчи, генерирани извън нашата слънчева система, слънчевите частици, освободени от слънцето, и радиацията, ограничена поради магнитното поле на Земята. Тези космически лъчения застрашават астронавтите, защото причиняват няколко вида рак. Жените астронавти имат 20% по-голям шанс да се разболеят от рак, отколкото мъжете астронавти. Това е най-вече защото ракът на гърдата и яйчниците са по-чести при жените. По време на пътуване хората могат да изпитат краткотрайни ефекти като промени в кръвта, диария, гадене и повръщане [3]. Радиацията намалява разнообразието на чревната флора и променя състава на чревната микробиота [60]. Доклади от предишни полети на Apollo, Skylab и руската модулна космическа станция (MIR) предполагат, че астронавтите са видели светкавици, движещи се през зрителното им поле, вероятно поради промяна във възприятието, причинена от йонизиращо лъчение, което показва, че зрителните смущения също изглежда са свързани с излагане на радиация [61]. По време на 6-месечна мисия до МКС, Луната и извън нея, астронавт е изложен на радиация от около 50–2000 милисиверта (mSv). Документирано е, че радиационна доза над 100 mSv причинява рак [62]. Проучването на статистическия анализ на STARMAP показа, че промените в микробиотата, свързани с космическите полети, в сравнение с космическите промени, предизвикани от радиация на земята, са различни. Те предположиха, че разликата може да е, защото МКС е в по-ниска орбита в пояса на Ван Алън. Следователно изследваните лица в изследването не са били изложени на космическа радиация. Проучването доказва, че разбирането на космическата радиация далеч от поясите на Ван Алън е жизненоважно в близко бъдеще [23]. Провъзпалителните реакции към безтегловност, радиация, предизвикана от стрес хипертермия или комбинация от тези фактори по време на космически полет могат да причинят „космическа треска“, която може да повлияе на здравето и енергията на астронавтите, нуждите от хранителни вещества и течности, както и физическото и когнитивното представяне по време на дълги -продължителност на космическия полет [63].
3. Пробиотиците и тяхната роля в космическата биология
Изследването на космоса накара учените да разработят и планират мисии с човешки екипаж до Луната и Марс. Такива дългосрочни мисии изискват обширни познания за това как пътуването в космоса влияе върху здравето на астронавтите. Появата на Аполо 11 и различни симулационни експерименти на Земята и на МКС ни позволиха да разберем как космосът влияе на микробите и хората. Както бе споменато в раздел 2.1, поддържането на човешкия чревен микробиом е съществен аспект на дългосрочното космическо пътуване. Дисбалансът в микробиома на червата е причинил много заболявания и е доказано, че пътуването в космоса причинява промени в микробиома на червата. Пробиотиците могат да помогнат при проблеми със стомашно-чревния тракт, като остра инфекциозна диария, инфекция с Helicobacter pylori, диария, свързана с антибиотици, синдром на раздразнените черва, улцерозен колит и запек, както и да подобрят функциите на чревната бариера [64,65]. Пробиотиците също помагат за поддържане на имунната система, предотвратяват рак и помагат при психологически проблеми [66]. Най-широко използваните пробиотици включват членове от видовете Lactobacillus, Bifidobacterium или Saccharomyces [67]. По-нататък виждаме как пробиотиците могат да бъдат полезна добавка (Таблица 3).
3.1. Общ механизъм на действие на пробиотиците
3.1.1. Инхибиране на свързването на патогена
Пробиотичните щамове инхибират свързването на патогена към епителния слой чрез промяна на нивата на секреция на слуз. Пробиотиците могат да подобрят силата на чревната бариера чрез увеличаване на броя на бокалните клетки (секретират муцин), които поддържат слоя слуз. Мукусният слой играе роля в намаляването на свързването на патогенни бактерии с епителните клетки на лигавицата, а пробиотиците действат чрез индуциране на секреция на слуз [68,69]. Otte и Podolsky [70] установиха, че щамовете на Lactobacillus променят начина, по който MUC2, MUC3 и MUC5AC се експресират в HT29 клетки. Пробиотичните щамове могат също да инхибират свързването на патогена към епителния слой, като се конкурират за мястото на адхезия. Човешките слуз-свързващи пили правят възможно някои пробиотици да колонизират по-добре тялото [71]. Пробиотиците се конкурират за лектин-свързващи места върху гликоконюгатни рецептори, присъстващи върху повърхностите на микровласинките на епителните клетки [72,73]. Доказано е, че L. plantarum и Lactobacillus rhamnosus щам GG инхибират прикрепването на патогенната E. coli към епитела [74].
3.1.2. Употреба на пробиотици при чревни разстройства
Патогенезата на синдрома на раздразнените черва (IBS) може да включва променена чревна имунна активация, дисбиоза на чревния микробиом, променена ос мозък-черва и повишена пропускливост на чревните епителни клетки [75]. Пробиотиците повлияват симптомите, свързани с IBS, като подуване на корема, метеоризъм, променени движения на червата, дисбиоза на чревната микробиоза и коремна болка [76]. Пробиотиците действат чрез инхибиране на адхезията на патогена, засилване на функцията на епителната бариера чрез намаляване на нейната пропускливост и предизвикване на противовъзпалителен ефект [77]. Целостта на ГИТ се поддържа от епителните клетки, които служат като бариера между имунната система на гостоприемника и външната среда. В пробиотичния щам Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) преобладаващият сигнален ефект води до възстановяване на разрушени епителни клетки. Това прави пробиотика EcN по-ефективен при лечение на възпалителни заболявания на червата [41]. Пробиотикът Lactobacillus plantarum MB452 също така подобрява целостта на чревната бариера чрез увеличаване на експресията на протеини с плътна връзка - цингулин и оклудин. Тези протеини спомагат за поддържане на възстановяването на епителните клетки [67]. Bifidobacterium sp. е друга група пробиотици, които помагат за запазване целостта на плътните връзки в стомашно-чревната лигавица. Те предпазват епителната бариера от остър колит, като предотвратяват преразпределението на оклудин и TJ протеини [78].
3.1.3. Поддържане на имунната система
Пробиотиците могат да модулират имунната система главно чрез (1) промяна на секрецията на имуноглобулин/цитокини, (2) укрепване на епителната чревна бариера, (3) увеличаване на активността на макрофагите или естествените клетки убийци, (4) конкурентно свързване с епителния слой, предотвратявайки патогенните микроби от свързване и (5) модулиране на секрецията на слуз. Антигенните частици, произведени от пробиотици, а не цели бактерии, могат да навлязат в епителните клетки и да се свържат с имунните клетки [79]. Малко пробиотични щамове, като Lactobacillus rhamnosus GG и Bifidobacteria, модулират производството на цитокини от различни видове клетки, променяйки мукозните и системните вродени и адаптивни имунни отговори [80]. Пробиотиците взаимодействат с епителните клетки и модулират освобождаването на цитокини чрез промяна на пътищата на клетъчна сигнална трансдукция [81]. Различните пробиотични щамове действат чрез стимулиране на производството на различни компоненти на имунната система. Те включват стимулиране на производството на IL-10 и IL-20 от мононуклеарни клетки в млечнокисели бактерии [82], индуциране на производството на IL-6 в Lactobacillus rhamnosus GG [80] и предотвратяване на цитокин-индуцирана апоптоза и инактивиращо активиране на проапоптозна р38 митоген-активирана протеин киназа от TNF, IL-1a или гама интерферон в Lactobacillus rhamnosus GG [83], което предполага повишена преживяемост на чревните клетки [79]. Като се има предвид въздействието върху имунитета, използването на пробиотици за насърчаване на образуването на SCFA следователно би повишило хранителните и метаболитни ресурси, както и капацитета на лимфоцитите за елиминиране на вируса, потенциално намалявайки повторното излъчване на латентни вируси [84].
3.1.4. Антимикробна активност на пробиотиците
Други механизми, чрез които пробиотиците инхибират микробния растеж, включват синтеза на органични киселини, токсични вещества и бактериоцини [85]. Бактериите на млечната киселина (LAB), бактериите на пропионовата киселина и бифидобактериите са били използвани в индустриите за консервиране и ферментация от векове. Факторите, които ги правят ефективни за използване при консервиране, могат да бъдат приписани на ниското pH, намалените количества въглехидрати и производството на антимикробни съединения. Тези бактерии могат да произвеждат антимикробни вещества, което ги прави правилният кандидат за избор като пробиотик [86]. LAB произвежда органични киселини като оцетна киселина, млечна киселина и пропионова киселина чрез ферментация на глюкоза. Млечната киселина и оцетната киселина имат инхибиторен ефект върху дрожди, плесени и бактерии [87]. В допълнение към повишеното pH, недисоциираната киселина дифундира през клетъчната мембрана. Той се дисоциира, освобождавайки Н+ йони в цитоплазмата, причинявайки колапс в електрохимичния градиент и последваща бактериостаза или смърт на бактерии [88]. Бактериоцините, произведени от LAB, са антимикробни пептиди, синтезирани от рибозоми [89]. Бактериоцините са насочени основно към клетъчната мембрана, инхибират покълването на спорите, причиняват инактивиране на анионни носители и променят ензимната активност с бактериостатичен или бактерициден ефект в зависимост от чувствителността на клетката. Тези пептиди обикновено са ефективни при тясно свързани бактериални видове и грам-положителни бактерии [90].
3.1.5. Пробиотици, използвани за диария, свързана с антибиотици
Чревната микробиота е подложена на промяна по време на космически полет и за лечение се използват антибиотици [1]. Въпреки че антибиотиците са от решаващо значение за изкореняването на бактериалните инфекции, те причиняват значително увреждане на микроорганизмите в чревната микробиота [91]. Употребата на антибиотици може да причини различни проблеми, като например колонизация от патогенен Clostridium difficile, който причинява хронични проблеми на стомашно-чревния тракт и тежка диария. При нормални условия, C. difficile е изправен пред конкуренция от коменсални бактерии в стомашно-чревния тракт, но когато чревната микробиота е компрометирана (както се наблюдава по време на космическо пътуване), C. difficile може да колонизира тракта [92]. Пробиотиците могат да се използват за попълване на стомашно-чревната микробиота и те също могат да се използват за лечение на инфекции с C. difficile [93]. Пробиотиците могат да се използват за лечение на диария, свързана с антибиотици.
3.1.6. Пробиотиците като профилактика на ракаr
Поради излагането на радиация, астронавтите имат по-висока вероятност от рак. Консумацията на соево мляко, ферментирало с пробиотици, действа като профилактична мярка срещу рак на гърдата чрез антиестрогенния ефект на изофлавоните [94]. Развитието на рак на дебелото черво зависи от няколко фактора. Доказателствата показват връзка между промените в структурата на микробиома на червата и развитието на колоректален рак. Пробиотиците могат да повлияят на комуникацията между имунната система и чревната микробиота и могат да помогнат за предотвратяване на колоректален рак [95]. Кефирът (ферментирало мляко с пробиотици) съдържа биоактивни съединения, като полизахариди и пептиди, които могат да инхибират пролиферацията и индукцията на апоптоза в туморните клетки. Проучванията разкриват, че кефирът може да действа върху колоректален рак и рак на гърдата [96].
растение цистанче, повишаващо имунната система
3.1.7. Пробиотици за стрес/безпокойство
Поддържането на емоционалното и физическо състояние на астронавтите е решаващ фактор за бъдещи дългосрочни космически мисии. Стресът несъмнено е един от най-тревожните агенти, които могат да повлияят на цялостното благосъстояние на екипажа поради въздействието му върху човешкото здраве и представяне [97]. Безпокойството и стресът са свързани с чревна дисбиоза. Проучването на Ma et al. [31] съобщават, че приемът на Lactobacillus plantarum P-8 облекчава симптомите на тревожност/стрес при хората. Беше също така открито, че консумацията на пробиотици обогатява пътя на синтеза на метаболита гама-аминомаслена киселина (GABA), получен от червата, от Bifidobacterium adolescentis, GABA и хистаминът са важни невротрансмитери, които преминават през вагусовия нерв до оста черво-мозък.
3.1.8. Пробиотици за инфекция на пикочните пътища
Пробиотиците като Lactobacillus rhamnosus GR-1 и Lactobacillus reuteri RC-14 имат антиинфекциозни свойства, които са били изпробвани при жени и изглежда, че предотвратяват инфекции на пикочните пътища в степен, сравнима с тези на дълги разстояния с ниска порция антимикробни средства без реакции [3].
Таблица 3. Пробиотици: механизъм на действие и ползи за здравето им.
3.1.9. Късоверижни мастни киселини и тяхната роля в поддържането на чревната микробиота
Пробиотиците могат да произвеждат късоверижни мастни киселини (SCFA) [98]. SCFA са органични странични продукти от ферментацията. Те се произвеждат в лумена на червата, когато несмилаемите въглехидрати се разграждат непълно в анаеробната среда от чревната микробиота. SCFA се състоят главно от ацетат, бутират и пропионат [99,100]. SCFA имат жизненоважна роля в регулирането на имунната система. Поддържането, структурата и производството на чревна слуз зависят от чревната микробиота и диетата. Богатата на фибри диета води до производството на SCFA от чревната микробиота, което подобрява производството на слуз и антимикробни пептиди и по-висока експресия на TJ протеини. Диетата с дефицит на фибри води до променена чревна микробиота, което води до спад в слузния слой и повишава податливостта към инфекции и хронични възпалителни заболявания [100]. SCFAs също са сигнални молекули, които регулират образуването на интерлевкин-18 чрез свързване към GPR41 и GPR43 рецепторите на епителните клетки на червата и имунните клетки [101]. Проучване на Silva et al. [102] съобщава, че SCFA могат да имат пряк ефект върху мозъка чрез поддържане на целостта на кръвно-мозъчната бариера (BBB), модулиране на невротрансмисията, повлияване на нивата на невротрофичния фактор и насърчаване на консолидацията на паметта. Проучване съобщава, че SCFA бутират подобрява функцията на чревната бариера. Активираната с аденозин монофосфат протеин киназа (AMPK) при активиране улеснява сглобяването на тясно съединение и регулира метаболитните пътища в метаболизма на мастни киселини и протеиновия синтез [103]. MARS 500 беше шестмесечен наземен експеримент, който включва фекален преглед на шестима членове на екипажа. Резултатите показват непрекъснати вариации в относителното изобилие на Faecalibacterium prausnitzii и Roseburia faecis, произвеждащи бутират, в чревната микробиота на всички членове на екипажа. Това показва промяна в производството на SCFA и възможни разклонения за поддържане на взаимната връзка микробиота-гостоприемник [7]. Lunar Palace 1 е друг експеримент, който беше проведен на земята. Трима членове на екипажа бяха използвани, за да тестват колко добре работи биорегенеративната система за поддържане на живота (BLSS). Те консумираха диета с високо съдържание на фибри и следваха фиксиран график, който включваше значителна ръчна работа в кабината на завода. Резултатите показват сходни промени в състава на чревната микробиота при членове на екипажа с голямо разнообразие и брой микроорганизми Lachnospira, Faecalibacterium и Blautia. Това също така предвижда, че богатата на фибри диета и начин на живот могат да бъдат от полза за поддържането на здрава чревна микробиота [32].
3.2. Микрогравитация/Симулирани микрогравитационни изследвания върху пробиотиците
За да бъде ефективен пробиотикът, той трябва да има някои специфични характеристики. Някои от тях са стабилност срещу киселина и жлъчка, прилепване към човешки чревни клетки, антагонизъм срещу чревни патогени и производство на антимикробни вещества. Тези характеристики обаче могат да се променят въз основа на факторите на околната среда и микрогравитацията. Проведени са няколко проучвания за тестване на пробиотици in vitro и in vivo условия, за да се разберат техните потенциални ползи за здравето и безопасността за здравето на астронавтите по време на космически полет. Ние обобщаваме някои от тези изследвания в следващите параграфи. Проучване, проведено от Shao et al. [104] за изследване на въздействието на симулирани условия на микрогравитация върху Lactobacillus acidophilus разкрива значителен ефект върху някои биологични дейности и характеристики. Ключовите констатации бяха (1) липса на значителна промяна в морфологията на L. acidophilus, (2) скъсена лаг фаза, (3) повишена скорост на растеж, (4) повишена толерантност към киселини (рН 2,5) с резистентност към жлъчка, (5) намалена чувствителност към натриев пеницилин, цефалексин и серен гентамицин, (6) липса на значителна промяна в способността за адхезия на L. acidophilus и (7) повишена антимикробна активност срещу S. aureus и S. Typhimurium. Тези промени, причинени от симулирана микрогравитация (SMG) върху пробиотиците L. acidophilus, могат да бъдат от полза за астронавтите по време на космически полет. Тези пробиотици могат да понасят стресови условия и да се задържат за по-дълго време в стомашно-чревния тракт. Тъй като няма промяна в способността му за прилепване, той може да помогне за поддържане на функцията на чревната епителна бариера и да предотврати навлизането на патогени [103]. В друго проучване Senatore et al. [105] изследват Lactobacillus reuteri за неговия метаболизъм и генна експресия при SMG условия. Те не откриха промени в бактериалния растеж, размера и формата на клетките по отношение на контролата. От друга страна, се наблюдава повишена толерантност към стомашно-чревния пасаж и повишено производство на биоактивното съединение реутерин [32]. Лиофилизираният щам Lactobacillus casei Shirota capsule (LcS) беше тестван за стабилност на МКС в продължение на един месец. Капсулите LcS от космически полет не се различават по генетични профили, модели на растеж, въглехидратна ферментация, реактивност към LcS-специфични антитела и способност за индуциране на цитокини по отношение на контролните проби, съхранявани в наземната лаборатория. Доказано е, че LcS подобрява вродения имунитет и балансира чревната микробиота и може да се използва за борба с имунните проблеми, свързани с космическите полети [6,44].
3.3. Срок на годност и оцеляване на търговските пробиотици в симулиран стомашно-чревен тракт
Три търговски пробиотика, а именно Lactobacillus acidophilus щам DDS-1, Bifidobacterium longum щам BB536 и спори на Bacillus subtilis щам HU58 бяха тествани за оцеляване при условия, които се очаква да се срещнат по време на 3-годишно пътуване до Марс. Тестваните параметри са оцеляване при: 1. Дългосрочно съхранение при условия на околната среда; 2. Симулирана галактическа космическа радиация и радиация на слънчеви частици; 3. Излагане на симулирана стомашна течност; 4. Излагане на симулирана чревна течност. Според проучването излагането на радиация има слабо въздействие върху изследваните пробиотични щамове. Въпреки това, срокът на годност и степента на преживяемост на трите щама се различават значително по време на симулациите на тяхното преминаване през горната част на стомашно-чревния тракт. Според констатациите само спорите на Bacillus subtilis могат да оцелеят при всякакви условия. Това предполага, че пробиотиците, съставени от бактериални спори, могат да бъдат жизнеспособен избор за дългосрочно човешко пътуване в космоса [106].
4. Изводи
За дългосрочно пътуване в космоса решаващ фактор е поддържането на здравето на астронавта. Наблюдавани са различни физиологични промени в здравето на полетния екипаж, които включват такива неща като промяна в микробиома на червата, водеща до променен MGB оста ефект върху психичното здраве, инфекции на пикочно-половия тракт, реактивиране на вируса, устойчивост на бактерии и промени във вирулентността, понижаване на имунитета и промени в имунния отговор, сърдечно-съдови проблеми и развитие на рак поради излагане на радиация. Този преглед се опитва да разбере възможната употреба на пробиотици, които могат да се използват за справяне с тези здравословни проблеми, причинени от космически полети. Поддържането на микробиома на червата е важно за дългосрочно пътуване в космоса и много заболявания са причинени от промени или дисбаланси в микробиома на червата. Поради известните ползи от пробиотиците за чревния микробиом и цялостното здраве, използването им като хранителна добавка или като добавка към храната по време на космически полет може да бъде обещаваща алтернатива за противодействие на дисрегулациите и последиците за здравето, изпитвани от космическите пътешественици. Въпреки това, експериментите, проведени с пробиотици в симулирани условия на микрогравитация, не имитират напълно дългосрочно пътуване в космоса. Необходимо е да се проведат повече проучвания върху пробиотиците, за да се потвърди употребата им в космоса, да се провери ефикасността им като противодействие на здравните проблеми, споменати по-горе, и да се променят свойствата на пробиотиците, които могат да възникнат по време на космически полет.
Препратки
1. Voorhies, AA; Марк От, C.; Мехта, С.; Pierson, DL; Crucian, BE; Feiveson, A.; Oubre, CM; Torralba, М.; Монсера, К.; Джан, Й.; et al. Проучване на въздействието на дългосрочните космически мисии на Международната космическа станция върху микробиома на астронавтите. Sci. Rep. 2019, 9, 9911. [CrossRef] [PubMed]
2. Йим, Дж.; Чо, ЮЗ; Ким, Б.; Парк, С.; Хан, YH; Seo, SW Транскрипционно профилиране на пробиотичния щам Escherichia coli issue 1917 при симулирана микрогравитация. Вътр. J. Mol. Sci. 2020, 21, 2666. [CrossRef]
3. Urbaniak, C.; Reid, G. Потенциалното влияние на микробиотата и пробиотиците върху жените по време на дълги космически полети. Женско здраве 2016, 12, 193–198. [CrossRef]
4. Хил, К.; Guarner, F.; Рийд, Г.; Гибсън, Греция; Меренщайн, DJ; Гърне, Б.; Морели, Л.; Канани, РБ; Флинт, HJ; Салминен, С.; et al. Консенсусно изявление на Международната научна асоциация за пробиотици и пребиотици относно обхвата и подходящата употреба на термина пробиотик. Нац. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2014, 11, 506–514. [CrossRef]
5. Мацумото, К.; Такада, Т.; Shimizu, K.; Kado, Y.; Kawakami, K.; Макино, И.; Ямаока, Й.; Хирано, К.; Нишимура, А.; Каджимото, О.; et al. Ефектите на пробиотичен млечен продукт, съдържащ Lactobacillus casei щам Shirota върху честотата на дефекация и чревната микрофлора на доброволци в неоптимално здравословно състояние: рандомизирано плацебо-контролирано кръстосано проучване. Biosci. Микрофлора 2006, 25, 39–48. [CrossRef]
6. Сакай, Т.; Moteki, Y.; Такахаши, Т.; Шида, К.; Киваки, М.; Shimakawa, Y.; Мацуи, А.; Chonan, O.; Морикава, К.; Охта, Т.; et al. Пробиотици в космоса: Оценки на осъществимостта на капсулирани лиофилизирани пробиотици по време на 1 месец съхранение на Международната космическа станция. Sci. Rep. 2018, 8, 10687. [CrossRef] [PubMed]
7. Турони, С.; Rampelli, S.; Biagi, E.; Consolandi, C.; Севернини, М.; Peano, C.; Quercia, S.; Соверини, М.; Carbonero, FG; Bianconi, G.; et al. Времева динамика на чревната микробиота при хора, споделящи затворена среда, 520-дневна наземна космическа симулация, MARS500. Microbiome 2017, 5, 39. [CrossRef] [PubMed]
8. Джан, Т.; Li, Q.; Cheng, L.; Buch, H.; Zhang, F. Akkermansia muciniphila е обещаващ пробиотик. Microb. Биотехнология. 2019, 12, 1109–1125. [CrossRef] [PubMed]
9. Сокол, Х.; Pigneur, B.; Watterlot, L.; Lakhdari, O.; Бермудес-Хумаран, LG; Gratadoux, JJ; Blugeon, S.; Bridonneau, C.; Furet, JP; Corthier, G.; et al. Faecalibacterium prausnitzii е противовъзпалителна коммензална бактерия, идентифицирана чрез анализ на чревната микробиота на пациенти с болестта на Crohn. Proc. Natl. акад. Sci. САЩ 2008, 105, 16731–16736. [CrossRef]
10. Готова, И.; Димитров, З.; Najdenski, H. Избрани щамове Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus от българско кисело мляко демонстрират значителен противовъзпалителен потенциал. Acta Microbiol. Бълг. 2017, 33, 137–142.
11. Ден, RL; Харпър, AJ; Уудс, RM; Дейвис, О.Г.; Heaney, LM Пробиотици: Настоящ пейзаж и бъдещи хоризонти. Бъдещи Sci. OA 2019, 5, FSO391. [CrossRef] [PubMed]
12. Сараф, К.; Шашикант, MC; Прий, Т.; Султана, Н.; Чайтаня, Северна Каролина Пробиотиците играят роля в медицината и стоматологията. Й. ст.н.с. Лекари Индия 2010, 58, 488–490.
13. Дъглас, Г.; Voorhies, A. Базирана на доказателства селекция на пробиотични щамове за насърчаване на здравето на астронавтите или облекчаване на симптомите на заболяване при дългосрочни космически полети. полза Микроби 2017, 8, 727–737. [CrossRef] [PubMed]
14. Crucian, B.; Stowe, RP; Мехта, С.; Quiriarte, H.; Pierson, D.; Sams, C. Промените в адаптивния имунитет продължават по време на дългосрочен космически полет. npj Microgravity 2015, 1, 15013. [CrossRef] [PubMed]
15. Лиу, З.; Luo, G.; Du, R.; Sun, W.; Li, J.; Lan, H.; Чен, П.; Юан, X.; Cao, D.; Li, Y.; et al. Ефекти от космическия полет върху състава и функцията на човешката чревна микробиота. Чревни микроби 2020, 11, 807–819. [CrossRef]
16. О'Флахърти, С.; Klaenhammer, TR Ролята и потенциала на пробиотичните бактерии в червата и комуникацията между чревната микрофлора и червата/приемника. Вътр. Dairy J. 2010, 20, 262–268. [CrossRef]
17. Turroni, F.; Вентура, М.; Butto, LF; Дюранти, С.; O'Toole, PW; Motherway, Мисури; Van Sinderen, D. Молекулярен диалог между човешката чревна микробиота и гостоприемника: перспектива на Lactobacillus и Bifidobacterium. клетка. Mol. Life Sci. 2014, 71, 183–203. [CrossRef]
18. Уол, Р.; Cryan, JF; Рос, RP; Фицджералд, GF; Динан, TG; Stanton, C. Бактериални невроактивни съединения, произведени от психобиотици. адв. Exp. Med. Biol. 2014, 817, 221–239.
19. Блабър, Е.; Marçal, H.; Бърнс, BP Биоастронавтика: Влиянието на микрогравитацията върху здравето на астронавтите. Астробиология 2010, 10, 463–473. [CrossRef]
20. Crucian, B.; Babiak-Vazquez, A.; Джонстън, С.; Pierson, DL; Ott, CM; Sams, C. Честота на клинични симптоми по време на дълготраен орбитален космически полет. Вътр. J. Gen. Med. 2016, 2016, 383–391. [CrossRef]
21. Garrett-Bakelman, FE; Дарши, М.; Грийн, SJ; Gur, RC; Лин, Л.; Macias, BR; Маккена, MJ; Meydan, C.; Мишра, Т.; Nasrini, J.; et al. Близнаците на НАСА изучават многоизмерен анализ на едногодишен човешки космически полет. Science 2019, 364, 6436. [CrossRef]
22. Сидикуи, Р.; Кайсар, Р.; Khan, NA; Alharbi, AM; Alfahemi, H.; Elmoselhi, A. Ефект на микрогравитацията върху бактериалния състав на чревната микробиота в модел на разтоварване на задните крайници. Life 2022, 12, 1865. [CrossRef] [PubMed]
23. Дзян, П.; Грийн, SJ; Chlipala, GE; Turek, FW; Vitaterna, MH Възпроизводими промени в микробиома на червата предполагат промяна в метаболизма на микробите и гостоприемника по време на космически полет. Микробиома 2019, 7, 113. [CrossRef] [PubMed]
24. Каработи, М.; Scirocco, A.; Maselli, MA; Severi, C. Оста на червата и мозъка: Взаимодействия между чревната микробиота, централната и чревната нервна система. Ан. Гастроентерол. 2015, 28, 203–209. [PubMed]
25. Sajdel-Sulkowska, EM Разрушаване на оста Microbiota-Gut-Brain (MGB) и психичното здраве на астронавтите по време на дългосрочно пътуване в космоса. В Наръчник за малкия мозък и церебеларните разстройства; Manto, M., Gruol, D., Schmahmann, J., Koibuchi, N., Sillitoe, R., Eds.; Springer: Cham, Швейцария, 2019 г. [CrossRef]
26. Palinkas, LA Психосоциални проблеми при дългосрочни космически полети: Общ преглед. Гравит. Space Biol. Бик. 2001, 14, 25–33.
27. Малис, ММ; DeRoshia, CW Циркадни ритми, сън и представяне в космоса. Авиат. Космическа среда. Med. 2005, 76, B94–B107. [PubMed]
28. Oluwafemi, FA; Абделбаки, Р.; Лай, JCY; Mora-Almanza, JG; Afolayan, EM Преглед на психичното здраве на астронавтите в пилотирани мисии: Потенциални интервенции за когнитивни и психични предизвикателства. Life Sci. Space Res. 2021, 28, 26–31. [CrossRef]
29. Ароне, А.; Ивалди, Т.; Логановски, К.; Палермо, С.; Пара, Е.; Фламини, В.; Marazziti, D. Тежестта на изследването на космоса върху психичното здраве на астронавтите: Наративен преглед. Clin. Невропсихиатрия 2021, 18, 237. [PubMed]
30. Зиви, П.; Де Дженаро, Л.; Ferlazzo, F. Сън в изолиран, ограничен и екстремен (ICE): Преглед на различните фактори, влияещи върху човешкия сън в ICE. Преден. Neurosci. 2020, 14, 851. [CrossRef]
31. Ма, Т.; Джин, Х.; Kwok, LY; Сън, З.; Liong, MT; Zhang, H. Консумацията на пробиотици облекчава човешкия стрес и симптомите на тревожност, вероятно чрез модулиране на невроактивния потенциал на чревната микробиота. Neurobiol. Стрес 2021, 14, 100294. [CrossRef]
32. Хао, З.; Li, L.; Fu, Y.; Liu, H. Влиянието на диетичната структура и начина на живот на регенеративната животоподдържаща система върху чревната микробиота: 105-дневна наземна космическа симулация в Лунния дворец 1. Environ. Microbiol. 2018, 20, 3643–3656. [CrossRef] [PubMed]
33. Джоунс, JA; Jennings, R.; Pietryzk, R.; Ciftcioglu, N.; Stepaniak, P. Урогенитални проблеми по време на космически полет: преглед. Вътр. J. Impot. Рез. 2005, 17 (Допълнение 1), S64–S67. [CrossRef] [PubMed]
34. Мишра, Б.; Luderer, U. Репродуктивни опасности от пътуване в космоса при жени и мъже. Nat Rev Endocrinol. 2019, 15, 713–730, Erratum в Nat. Rev. Endocrinol. 2019, 15, 713–730. [CrossRef] [PubMed]
35. Зоненфелд, Г.; Шиърър, WT Имунна функция по време на космически полет. Хранене 2002, 18, 899–903. [CrossRef] [PubMed]
36. Руни, BV; Crucian, BE; Pierson, DL; Laudenslager, ML; Mehta, SK Херпес вирус реактивиране в астронавти по време на космически полет и неговото приложение на земята. Преден. Microbiol. 2019, 10, 16. [CrossRef]
37. Джан, Б.; Бай, П.; Джао, X.; Ю, Й.; Джан, X.; Ли, Д.; Liu, C. Повишена скорост на растеж и устойчивост на амикацин на Salmonella enteritidis след едномесечен космически полет на китайския космически кораб Shenzhou-11. MicrobiologyOpen 2019, 8, e00833. [CrossRef]
38. Тирумалай, MR; Karouia, F.; Tran, Q.; Степанов, В.Г.; Брус, RJ; Ott, CM; Pierson, DL; Fox, GE Оценка на придобитата антибиотична резистентност в Escherichia coli, изложена на дългосрочно ниско срязване, моделирана микрогравитация и фонова експозиция на антибиотици. MBio 2019, 10, e02637-18. [CrossRef]
39. Морисън, MD; Thissen, JB; Karouia, F.; Мехта, С.; Urbaniak, C.; Venkateswaran, K.; Смит, DJ; Jain, C. Изследване на предизвиканите от космически полети промени в микробиомите на астронавтите. Преден. Microbiol. 2021, 12, 659179. [CrossRef]
40. Turner, JR Функция на чревната мукозна бариера при здраве и болест. Нац. Rev. Immunol. 2009, 9, 799–809. [CrossRef]
41. Zyrek, AA; Cichon, C.; Хелмс, С.; Enders, C.; Sonnenborn, U.; Schmidt, MA Молекулярните механизми, лежащи в основата на пробиотичните ефекти на Escherichia coli Nissle 1917, включват преразпределение на ZO-2 и PKCζ, което води до плътно свързване и възстановяване на епителната бариера. клетка. Microbiol. 2007, 9, 804–816. [CrossRef]
42. Джонсън-Хенри, KC; Донато, KA; Shen-Tu, G.; Горданпур, М.; Sherman, PM Lactobacillus rhamnosus щам GG предотвратява ентерохеморагични Escherichia coli O157:H7-индуцирани промени в епителната бариерна функция. заразявам. имунна. 2008, 76, 1340–1348. [CrossRef] [PubMed]
43. Алварес, Р.; Щъркел, Калифорния; Sayoc-Becerra, A.; Marchelletta, RR; Приск, ГК; McCole, DF Симулирана микрогравитационна среда причинява траен дефект в епителната бариерна функция. Sci. Rep. 2019, 9, 17531. [CrossRef] [PubMed]
44. Ариета, MC; Бистрица, Л.; Meddings, JB Промени в чревната пропускливост. Черва 2006, 55, 1512–1520. [CrossRef]
45. Lee, SH Регулиране на чревната пропускливост чрез стегнато съединение: въздействие върху възпалителните заболявания на червата. интерес Рез. 2015, 13, 11. [CrossRef]
46. Блеър, SA; Kane, SV; Клейбърг, ДР; Turner, JR Експресията и активността на епителната миозин лека верига киназа се регулират нагоре при възпалително заболяване на червата. лаборатория. разследване. 2006, 86, 191–201. [CrossRef]
47. Yi, H.; Wang, L.; Xiong, Y.; Wang, Z.; Qiu, Y.; Уен, X.; Jiang, Z.; Янг, X.; Ma, X. Lactobacillus reuteri LR1 Подобрена експресия на гени на протеини с плътна връзка чрез MLCK пътя в IPEC-1 клетки по време на инфекция с ентеротоксигенна Escherichia coli K88. Медиат. Възпаление. 2018, 2018, 6434910. [CrossRef] [PubMed]
48. Каур, И.; Симонс, ER; Кастро, Вирджиния; Марк От, C.; Pierson, DL Промени във функциите на неутрофилите при астронавтите. Поведение на мозъка. имунна. 2004, 18, 443–450. [CrossRef]
49. Stowe, RP; Sams, CF; Pierson, DL Ефекти от продължителността на мисията върху невроимунните реакции при астронавтите. Авиат. Космическа среда. Med. 2003, 74, 1281–1284.
50. Македонас, Г.; Мехта, С.; Choukèr, A.; Симпсън, RJ; Маршал, Г.; Orange, JS; Aunon-Chancellor, S.; Smith, SM; Zwart, SR; Stowe, RP; et al. Специфичен имунологичен протокол за противодействие за мисии за изследване на дълбокия космос. Преден. Immunol. 2019, 10, 2407. [CrossRef]
51. Буххайм, JI; Matzel, S.; Рикова, М.; Василиева, Г.; Пономарев, С.; Ничипорук, И.; Хьорл, М.; Мозер, Д.; Biere, K.; Feuerecker, М.; et al. Свързана със стреса промяна към възпаление при космонавти след дългосрочен космически полет. Преден. Physiol. 2019, 10, 85. [CrossRef]
52. Акияма, Т.; Хори, К.; Хиной, Е.; Hiraiwa, М.; Като, А.; Maekawa, Y.; Такахаши, А.; Фурукава, С. Как космическите полети засягат придобитата имунна система? npj Microgravity 2020, 6, 14. [CrossRef]
53. Каур, И.; Симонс, ER; Кастро, Вирджиния; Ott, CM; Pierson, DL Промени във функциите на моноцитите на астронавтите. Поведение на мозъка. имунна. 2005, 19, 547–554. [CrossRef] [PubMed]
54. Voss, EW Продължителна безтегловност и хуморален имунитет. Наука 1984, 225, 214–215. [CrossRef] [PubMed]
55. Милс, PJ; Мек, JV; Води, WW; D'Aunno, D.; Ziegler, MG Субпопулации на периферни левкоцити и нива на катехоламини при астронавтите като функция от продължителността на мисията. Психосома. Med. 2001, 63, 886–890. [CrossRef] [PubMed]
56. Stowe, RP; Sams, CF; Мехта, SK; Каур, И.; Джоунс, ML; Feeback, DL; Pierson, DL Левкоцитни подгрупи и неутрофилна функция след краткотраен космически полет. J. Leukoc. Biol. 1999, 65, 179–186. [CrossRef]
57. Гуел, А.; Braak, L. Синдром на сърдечносъдово декондициониране по време на космически полети. Ан. Кардиол. D'angéiol. Париж 1989, 38, 499–502.
58. Танг, Х.; Rising, HH; Маджи, М.; Brown, RD Дългосрочно космическо хранене: преглед на обхвата. Хранителни вещества 2021, 14, 194. [CrossRef]
59. Caiani, EG; Мартин-Йебра, А.; Landreani, F.; Bolea, J.; Лагуна, П.; Vaïda, P. Безтегловност и нарушения на сърдечния ритъм: Текущи знания от космически полети и проучвания за почивка на легло. Преден. Астрон. Космически науки 2016, 3, 27. [CrossRef]
60. Jian, Y.; Джан, Д.; Лиу, М.; Wang, Y.; Сю, З.-Х. Влиянието на чревната микробиота върху индуцирания от радиация ентерит. Преден. клетка. заразявам. Microbiol. 2021, 11, 586392. [CrossRef]
61. Тесей, Д.; Jewczynko, A.; Линч, А.; Urbaniak, C. Разбиране на сложността и промените на микробиома на астронавтите за успешни дългосрочни космически мисии. Life 2022, 12, 495. [CrossRef]
62. Дуранте, М.; Cucinotta, FA Карциногенеза на тежки йони и човешко изследване на космоса. Нац. Rev. Cancer 2008, 8, 465–472. [CrossRef] [PubMed]
63. Стан, AC; Werner, A.; Опац, О.; Maggioni, MA; Steinach, M.; von Ahlefeld, VW; Мур, А.; Crucian, BE; Smith, SM; Zwart, SR; et al. Повишена вътрешна телесна температура при астронавти по време на продължителни космически мисии. Sci. Rep. 2017, 7, 16180. [CrossRef] [PubMed]
64. Клиглер, Б.; Cohrssen, A. Пробиотици. 2008. Налично онлайн: www.aafp.org/afp (достъп на 25 януари 2022 г.).
65. Кънингам, М.; Azcarate-Peril, MA; Барнард, А.; Беноа, В.; Грималди, Р.; Guyonnet, D.; Holscher, HD; Хънтър, К.; Manurung, S.; Обис, Д.; et al. Оформяне на бъдещето на пробиотиците и пребиотиците. Тенденции Microbiol. 2021, 29, 667–685. [CrossRef]
66. Ши, LH; Балакришнан, К.; Тиагараджа, К.; Мохд Исмаил, NI; Ин, О. С. Полезни свойства на пробиотиците. Троп. Life Sci. Рез. 2016, 27, 73–90. [CrossRef]
67. Улувишева, Д.; Андерсън, RC; Макнаб, WC; Moughan, PJ; Уелс, JM; Roy, NC Регулиране на плътната пропускливост на кръстовището от чревни бактерии и диетични компоненти. J. Nutr. 2011, 141, 769–776. [CrossRef] [PubMed]
68. Мак, ДР; Ahrne, S.; Hyde, L.; Wei, S.; Hollingsworth, MA Извънклетъчната секреция на муцин MUC3 следва прилепването на щамове Lactobacillus към чревните епителни клетки in vitro. Gut 2003, 52, 827–833. [CrossRef]
69. Caballero-Franco, C.; Келър, К.; De Simone, C.; Chadee, K. Пробиотичната формула VSL#3 индуцира експресия и секреция на муцин ген в епителните клетки на дебелото черво. Am. J. Physiol.-Gastrointest. Liver Physiol. 2007, 292, G315–G322. [CrossRef]
70. Otte, JM; Podolsky, DK Функционална модулация на ентероцити от грам-положителни и грам-отрицателни микроорганизми. Am. J. Physiol.-Gastrointest. Liver Physiol. 2004, 286, G613–G626. [CrossRef]
71. Канкайнен, М.; Паулин, Л.; Tynkkynen, S.; Фон Осовски, И.; Reunanen, J.; Партанен, П.; Сатокари, Р.; Vesterlund, S.; Hendrickx, APA; Lebeer, S.; et al. Сравнителен геномен анализ на Lactobacillus rhamnosus GG разкрива пили, съдържащи протеин, свързващ човешка слуз. Proc. Natl. акад. Sci. САЩ 2009, 106, 17193–17198. [CrossRef]
72. Мукай, Т.; Канеко, С.; Мацумото, М.; Ohori, H. Свързване на Bifidobacterium bifidum и Lactobacillus reuteri с въглехидратните части на чревните гликолипиди, разпознати от фъстъчен аглутинин. Вътр. J. Food Microbiol. 2004, 90, 357–362. [CrossRef]
73. Талън, Р.; Ариас, С.; Bressollier, P.; Urdaci, MC Зависещата от щама и матрицата адхезия на Lactobacillus plantarum се медиира от протеинови бактериални съединения. J. Appl. Microbiol. 2007, 102, 442–451. [CrossRef] [PubMed]
74. Уилсън, KH; Perini, F. Роля на конкуренцията за хранителни вещества в потискането на Clostridium difficile от микрофлората на дебелото черво. заразявам. имунна. 1988, 56, 2610–2614. [CrossRef] [PubMed]
75. Dai, C.; Zheng, CQ; Дзян, М.; Ма, XY; Jiang, LJ Пробиотици и синдром на раздразнените черва. World J. Gastroenterol. 2013, 19, 5973–5980. [CrossRef] [PubMed]
76. Той, М.; Хирота, С.; Томотаки, А.; Сато, Н.; Hozumi, Y.; Анан, К.; Нагашима, Т.; Токуда, Й.; Масуда, Н.; Ohsumi, S.; et al. Пробиотична напитка с консумация на соев изофлавон за превенция на рака на гърдата: Проучване случай-контрол. Curr. Nutr. Food Sci. 2013, 9, 194–200. [CrossRef]
77. Бъкли, Северна Дакота; Шампанско, CP; Masotti, AI; Wagar, LE; Томпкинс, ТА; Green-Johnson, JM Използване на функционални хранителни стратегии за здравните предизвикателства на космическите пътувания - Ферментирала соя за хранене на астронавти. Акта астронавт. 2011, 68, 731–738. [CrossRef]
78. Рао, РК; Samak, G. Защита и възстановяване на чревната бариера от пробиотици: хранителни и клинични последици. Curr. Nutr. Food Sci. 2013, 9, 99–107. [CrossRef] [PubMed]
79. Galdeano, CM; Пердигón, G. Роля на жизнеспособността на пробиотичните щамове в тяхната устойчивост в червата и имунната системастимулиране.J. Appl. Microbiol.2004, 97, 673–681. [КросРеф]
