Fremadrettet brug af probiotika for at opretholde astronautens sundhed under rumflyvning

Abstrakt:At opretholde en astronauts helbred under rumrejser er afgørende. Flere undersøgelser har observeret forskellige ændringer i tarmens mikrobiom og fysiologiske sundhed. Astronauter om bord på den internationale rumstation (ISS) havde ændringer i de mikrobielle samfund i deres tarm, næse og hud. Derudover er immunsystemcelleændringer blevet observeret hos astronauter med ændringer i neutrofiler, monocytter og T-celler. Probiotika hjælper med at tackle disse sundhedsproblemer forårsaget under rumflyvning ved at hæmme patogenadhærens, forbedre epitelbarrierefunktionen ved at reducere permeabiliteten og producere en anti-inflammatorisk effekt. Når de blev udsat for mikrotyngdekraft, viste probiotika en kortere lagfase, hurtigere vækst, forbedret syretolerance og galderesistens. En frysetørret Lactobacillus casei stamme Shirota kapsel blev testet for dens stabilitet på ISS i en måned og har vist sig at forbedre medfødt immunitet og balancere tarmmikrobiota. Brugen af ​​frysetørrede sporer af B. subtilis viser sig at være fordelagtig til langvarig rumflyvning, fordi den kvalificerer til alle de aspekter, der er testet for kommercielle probiotika under simulerede forhold. Disse resultater viser et behov for yderligere at studere virkningen af ​​probiotika i simulerede mikrogravitations- og rumflyvningsforhold og at anvende dem til at overvinde virkningerne forårsaget af tarmmikrobiom dysbiose og problemer, der kan opstå under rumflyvning.

cistanche planteforøgende immunsystem

Nøgleord: astronaut; rumfart; probiotika; mikrobiom; simuleret mikrotyngdekraft (SMG)

1. Introduktion

Udforskning af menneskets rum er steget på det seneste, da flere missioner er planlagt af forskellige internationale rumorganisationer. National Aeronautics and Space Administrations "Human Research Program" planlægger i øjeblikket langsigtede menneskelige rumflyvningsmissioner til Mars og Månen. Forskellige undersøgelser tyder på, at astronauter har svært ved at opretholde deres helbred og står over for mange sundhedsproblemer under korte og lange rumflyvninger på grund af udsættelse for flere stressfaktorer såsom mikrotyngdekraft og stråling. Det er således nødvendigt at forstå menneskers sundhedsrisici i forbindelse med rumrejser. Astronauter, der tilbringer 6-12 måneder ombord på den internationale rumstation (ISS), har oplevet ændringer i tarmmikrobiotaen og forskellige fysiologiske ændringer. Disse ændringer omfatter genitourinære infektioner, kardiovaskulære problemer, ændringer i bakteriers resistens og virulens, ændringer i immunrespons og udvikling af cancere på grund af eksponering for stråling [1,2]. Det er afgørende at tage de nødvendige forholdsregler for at bevare astronauternes sundhed, da rummissioner varer meget lange perioder [3]. Verdenssundhedsorganisationen har karakteriseret probiotika som "levende mikroorganismer, der, når de administreres i passende mængder, giver en sundhedsfordel for værten" [4]. Indtagelse af nogle få probiotiske stammer har vist sig at regulere immunsystemet og tarmfloraen, hvilket fører til en stigning i gode bakterier som Lactobacilli og Bifidobacteria og et fald i skadelige mikrober. Probiotika såsom Lactobacillus casei stamme Shirota (LcS) kan forbedre medfødt immunitet og øge naturlig dræbercelleaktivitet ved primært at øge produktionen af ​​interleukin-12 af monocytter og makrofager. LcS når ved indtagelse tarmmikrobiomet i levende form og vedligeholder tarmmikrobiomet [5,6]. Probiotika har vist sig at påvirke syntese og frigivelse af neuroaktive stoffer. Lactobacillus acidophilus har vist sig at modulere ekspressionen af ​​cannabinoidreceptorer [7]. Som et potentielt probiotikum, der kan gøre god brug af gastrointestinal mucin, er Akkermansia muciniphila uløseligt forbundet med værtsmetabolisme og immunrespons. Det har potentiale til at være et terapeutisk mål i mikrobiota-relaterede sygdomme som colitis, metabolisk syndrom, immunsygdomme og cancer [8]. Som et resultat tyder en undersøgelse på, at næste generation af probiotika afledt af Akkermansia kan reducere risikoen for sygdomme forbundet med kronisk inflammation [7]. Oral administration af den fremtrædende tarmmikrobe Faecalibacterium prausnitzii er for nylig blevet opdaget at vise antiinflammatoriske egenskaber ved at øge produktionen af ​​IL-10 (et cytokin) og tumornekrosefaktor (TNF) i tyktarmen for at forbedre tarmsygdomme [9 ]. En anden undersøgelse viser også det antiinflammatoriske potentiale af Lactobacillus bulgaricus og Streptococcus thermophilus-stammer isoleret fra bulgarsk hjemmelavet yoghurt. Lactobacillus, Bifidobacterium og Streptococcus probiotiske stammer bruges hovedsageligt til at forebygge eller behandle orale infektioner [10]. Visse tarmmikrobiota spiller en vigtig rolle i ernæringsmæssig funktionalitet og bidrager til vitamintilgængelighed og kortkædet fedtsyreproduktion. Tarmmikroorganismer kan producere vitamin B12, vitamin K, pyridoxin, folat, biotin, nikotinsyre og thiamin [11]. Plak eller tandbiofilm i mundhulen forårsager dårlig mundsundhed; imidlertid interagerer mælkesyrebakterier (LAB) med den biofilm/plak og ødelægger via antimikrobiel aktivitet de forårsagende stoffer [12]. Under en langvarig rumflyvning er pålideligheden af ​​effektiv sundhedsstyring afgørende. Ifølge forskning forårsager rumflyvning ændringer i menneskets fysiologi [13]. Disse ændringer kan være af forskellig art: fysiologiske, herunder gastrointestinale lidelser, dermatitis og luftvejsinfektioner; immunologisk [14] og mikrobiom [15]. Undersøgelser på Jorden har vist, at probiotika er gavnlige til forbedring af sundhedsproblemer, der opstår under rumflyvning. De hjælper ved at konkurrere med patogener, reducere gastrointestinale problemer, styrke tætte forbindelser i tarmepitelceller, producere essentielle metabolitter og interagere med værtsceller for at fremme fysiologiske og immunforandringer [16-18]. Denne gennemgang fokuserer på forskellige rumflyvningsproblemer, som astronauter støder på, og hvordan forbruget af probiotika kan hjælpe med at afhjælpe disse problemer, hvilket kan hjælpe astronauter med at overvinde rumflyvningsvanskeligheder.

cistanche supplement fordele-øge immunitet

2. Sundhedsproblemer under rumflyvning

Rummet er et barskt miljø, og fremskridt inden for materialevidenskab, strømproduktion, robotteknologi og medicinske krav er afgørende for at sikre astronauternes overlevelse under bosættelser og interplanetariske rejser. Det nye område inden for bioastronautik har til formål at løse nogle af de medicinske problemer, som astronauter står over for, mens de er i rummet. På grund af det fjendtlige miljø i rummet står astronauter over for adskillige sundhedsrisici under både lang og kortvarig rumflyvning [19,20]. En diagrammatisk repræsentation af sundhedsproblemer, som astronauter står over for under rumflyvning er vist i (figur 1).

Figur 1. Diagrammatisk fremstilling af sundhedsproblemer, som astronauter står over for under rumflyvning. Billedet blev oprettet ved hjælp af BioRender.com.

2.1. Ændringer i mikrobiomet

Joshua Lederberg indstiftede udtrykket "menneskelig mikrobiom" i 2001. Han karakteriserede det som det "naturlige netværk af kommensale, symbiotiske og patogene mikroorganismer, der virkelig deler vores kropsrum." Det menneskelige mikrobiom består af forskellige fordelagtige symbionter, primært bakterier, der aktivt booster sundheden. Med en ændring i mikrobiotaen kan stigningen i patogener påvirke homeostase og forårsage forskellige sygdomme. I både langvarige og kortvarige rummissioner er ændringer i astronauters tarm-, næse- og orale bakterieprofiler blevet observeret. Disse progressioner er relateret til et fald i den samlede rigdom af fordelagtige mikrober fra slægterne Lactobacillus og Bifidobacterium og en udvidelse af opportunistiske mikroorganismer, for eksempel Escherichia coli, Clostridium sp., Staphylococcus aureus, Fusobacterium nucleatum og Pseudomonas aeruginosa [3]. En undersøgelse af mikrobiotaen fra ni astronauter, der tilbragte et år ombord på ISS, viser bevis, der viser en ændring i den mikrobielle befolkning i mave-tarmkanalen, næse, tunge og hud under rummissioner. DNA'et indsamlet fra de mikrobielle prøver i undersøgelsen blev udsat for 16S rRNA-gensekventering for at bestemme den mikrobielle sammensætning. Denne undersøgelse skelnede den rumrelaterede stigning i Parasutterella sp. nummer. Det er kategorisk forbundet med kronisk tarmforværring hos mennesker med inflammatorisk tarmsygdom. Undersøgelsen fandt også et rumrelateret fald i populationen af ​​tre bakterieslægter med antiinflammatoriske egenskaber: intestinal Fusicatenibacter, Pseudobutyvibrio og Akkermansia. Færre ændringer under flyvningen blev fundet i den nasale mikrobiota [1,6].

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

Klik her for at se produkter fra Cistanche Enhance Immunity

【Spørg om mere】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Undersøgelsen af ​​Liu et al. [15] var den første til at vise effekten af ​​kortvarige rumflyvningsmissioner på det menneskelige tarmmikrobiom. Undersøgelsen viste, at mængden af ​​Bacteroides steg efter rumflyvning, med et fald i Lactobacillus og Bifidobacterium. Bacteroides nedbryder effektivt kostfibre i den menneskelige tarm og er essentielle phenolsyre- og propionatproducenter. Bacteroides-slægten har flere patogene bakteriearter, der formerer sig hurtigt under stressende forhold. Rummiljøet svækker det menneskelige immunsystem, og antallet af Bacteroides kan stige. I den menneskelige tarm er Lactobaciller ansvarlige for en stor mængde mælkesyreproduktion. Derudover viser undersøgelser, at Bifidobacterium genererer mælke- og eddikesyrer fra sukkerarter. Et fald i populationen af ​​Lactobacillus og Bifidobacterium arter kan interferere med værtens immunsystems funktion i tarmen og funktionen af ​​tarmmikrobiotaen, og rumflyvningspåvirkede immunsystemer kan forårsage latente vira's reaktivering og en stigning i antallet af opportunistiske patogener i tarmen. Tvillingundersøgelsen viste også, at metabolitter, såsom 3-indolpropionsyre, som har anti-inflammatoriske virkninger, blev observeret i lave niveauer under flugten gennem hele undersøgelsen. Den følgende undersøgelse angav også en ændring i mikrobiomets funktion hos flyvepersonen sammenlignet med jordsubjektet vedrørende mikrobielle samfund [21]. En undersøgelse af Siddiqui et al. [22] brugte en musemodel med aflastning af bagben (HU) på jorden til at simulere mikrogravitationsforhold for at undersøge ændringer i tarmmikrobiota-bakteriesammensætningen. De fandt ud af, at aflastning af bagben forårsager ændringer i tarmmikrobiotaen, herunder et fald i mangfoldigheden af ​​nyttig tarmmikrobiota, som kan føre til øget permeabilitet og tarmbetændelse. Undersøgelsen viste et fald i Akkermansia muciniphila, Eubacterium coprostanoligenes og Burkholderiales hos mus udsat for simuleret mikrogravitation sammenlignet med normale mus. Disse bakterieslægter er forbundet med anti-inflammatoriske egenskaber, tarmhomeostase og sundhedsmæssige fordele såsom forebyggelse af nyresten. Undersøgelsen fremhævede også vigtigheden af ​​en afbalanceret andel af Firmicutes og Bacteroidetes for at opretholde det generelle helbred, med ændringer i deres proportioner, der fører til dysbiose og tilhørende sundhedsproblemer. Firmicutes spiller en rolle i værtsmetabolisme og ernæring, mens Bacteroidetes er forbundet med immunmodulering. Disse resultater tyder på, at ændringer i tarmmikrobiotaen kan bidrage til negative sundhedseffekter oplevet i rumflyvning [22]. Det analytiske værktøj "Similarity Test for Accordant and Reproducible Microbiome Abundance Patterns" eller STARMAPs tester ligheden i to-rum forskningsdatasæt for at finde mikrobiota variationer. Undersøgelsen opdagede også, at rumflyvningsrelaterede mikrobiotaændringer under RR-1 (Rodent Research 1) og STS-135 (Human Mission) missionerne var ens, hvilket indebar en kraftig ændring i pattedyrs tarmmikrobiota på grund af rumflyvning [ 23]. Virkningen af ​​mikrotyngdekraft på astronauternes tarmmikrobiota under rumflyvning er også opsummeret i tabel 1.

2.1.1. Mikrobiota-tarm-hjerne-aksen og dens relation til astronauters mentale sundhed

Tarmmikrobiotaen består af 106 virale, bakterielle og protozoceller, hvilket gør den til det mest talrige samfund af menneskelig mikrobiota. Hjernen påvirker mikrobiotaens funktion og sammensætning ved at ændre tarmens permeabilitet. Hjernen kan via det autonome nervesystem (ANS) også påvirke immunfunktionen. Tarm-hjerne-aksen (GBA) er en tovejskommunikationsvej mellem det centrale og det enteriske nervesystem. Det forbinder de følelsesmæssige og kognitive centre i hjernen med perifere tarmfunktioner. Nylige forskningsfremskridt har fremhævet vigtigheden af ​​tarmmikrobiotaen for at påvirke disse interaktioner [24]. Sammensætningen af ​​tarmmikrobiotaen gennemgår mange overgange i løbet af levetiden, som parallelle dynamiske perioder med hjerneudvikling, aldring og modning. Dysbiose kan skyldes miljøfaktorer som kost, tyngdekraft, stress og stråling. Derudover spiller tarmmikrobiotaen en vigtig rolle i udviklingen af ​​både adaptive og medfødte immunresponser. De gastrointestinale mikroorganismer fungerer som relæstationer for informationsaggregering og transmission til specifikke områder af hjernen, især lillehjernen, hvilket påvirker mental sundhed. Påvirkningen af ​​miljøfaktorer relateret til rumrejser konvergerer på disse mikroorganismer [25].

2.1.2. Udfordringer med mental sundhed, som astronauter står over for under rumflyvning

Rumflyvning er et unikt og vanskeligt miljø, som kan have en væsentlig indflydelse på astronauters mentale sundhed [26]. Isolation, indespærring, mikrotyngdekraft, forstyrrelse af døgnrytmer og kommunikationsforsinkelser kan alle bidrage til psykologisk stress, angst, depression og andre psykiske problemer [27,28]. Forskning viser, at astronauter er mere tilbøjelige til at være følelsesmæssige og have psykiske lidelser, når de er i rummet [29]. Manglen på social støtte og isolation, der sker under rumflyvning, er en af ​​de førende årsager til psykiske problemer for astronauter. Astronauter er isoleret fra deres familier og venner i længere perioder, hvilket gør det svært for dem at deltage i regelmæssige sociale engagementer. Dette kan resultere i følelser af isolation, kedsomhed og psykologiske kvaler [28]. En anden stor udfordring er forstyrrelsen af ​​søvn-vågen-cyklussen forårsaget af vedvarende kunstig lyseksponering og fraværet af en naturlig dag-nat-cyklus i rummet [30]. En nylig undersøgelse af Ma et al. [31] viste også sammenhængen mellem det probiotika-inducerede tarmmikrobiom og lindrede stressniveauer hos voksne, hvilket beviste tarm-hjerne-aksens rolle i at reducere virkningerne af stress.

Tabel 1. Virkningen af ​​mikrotyngdekraft på astronauters tarmmikrobiota under rumflyvning.

Mental sundhed er en vigtig del af rumflyvning, og astronauter er mere tilbøjelige til at opleve psykisk stress, angst og andre psykiske problemer. Det er afgørende at fortsætte med at udforske og anvende teknikker til at forbedre astronauters mentale sundhed, mens de er i rummet.

2.2. Genitourinary tract Infektion

På langvarige rummissioner står astronauter over for mange fysiske udfordringer, der kan påvirke deres genitourinære sundhed. Under rumflyvning forårsager mikrogravitationsmiljøet et fald i plasmavolumen og en stigning i urinproduktion på grund af væskeforskydninger fra underekstremiteterne mod overkroppen, hvilket fører til risiko for urinvejsinfektioner (UTI'er) på grund af nedsat uringennemstrømning og urinstase. . Derudover kan stress og ændrede søvn-vågne-cyklusser under rumflyvning bidrage til en øget forekomst af nocturi [33]. Mandlige astronauter kan opleve nedsatte testosteronniveauer på grund af strålingseksponering under rumflyvning, hvilket fører til nedsat libido og erektil dysfunktion. På den anden side kan kvindelige astronauter opleve menstruationsuregelmæssigheder og bækkenoverbelastningssyndrom, hvilket forårsager smerte, tryk og ubehag i bækkenregionen [33,34]. UTI'er er almindelige problemer i rummet, hvor kvindelige astronauter oplever en større frekvens end mandlige astronauter. Uropatogener såsom Staphylococcus saprophyticus og Escherichia coli er væsentlige årsager til alle urinvejsinfektioner på grund af deres evne til at binde sig til uroepithelceller gennem adhæsionsmolekyler. In vitro undersøgelser har vist, at både patogene og ikke-patogene E. coli-stammer udviser bedre adhæsion og invasion under mikrogravitation. Denne højere adhæsion, sammen med E. coli's accelererede vækstkinetik i rummet, kan være ansvarlig for sygdomsprogression [3].

cistanche supplement fordele-øge immunitet

2.3. Virusgenaktivering i rumflyvning

En undersøgelse af Sonnenfeld & Shearer [35] belyste immunsystemkompromis, mulig udvikling af den ondartede tilstand og latent virusreaktiveringsinfektion hos mennesker under rumflyvning. Under rumflyvning er et betydeligt antal af disse symptomer relateret til en svækkelse af immunsystemet på grund af reaktivering af to vira: Epstein-Barr-virus og Varicella-Zoster-virus [1]. Latent virusreaktivering er en biomarkør for status for astronauters immunsystem, og faktorer, der bidrager til det, er en stigning i glukokortikoidsekretion, en ændring i cytokinproduktionen og nedsat funktion af immunceller, der er målrettet mod at eliminere vira. Tilstedeværelsen af ​​viralt DNA i kropsvæsker indikerer viral reaktivering [36].

2.4. Resistens af bakterier og ændringer i bakteriel virulens

Zhang et al. [37] undersøgte ændringer i den antimikrobielle resistens af S. enteritidis-stammen, som blev båret til rummet af Shenzhou-11-rumfartøjet. Sammenlignet med jordstammen viste flight-stammen øget amikacinresistens, en øget væksthastighed og nogle metabolismeændringer. Escherichia coli MG1655 afslørede antibiotikaresistens, når den blev udsat for langvarig lavforskydningsmodelleret mikrogravitation (LSMMG) og baggrundsantibiotika såsom chloramphenicol, cefalotin, tetracyclin, cefoxitin, cefuroxim og cefoxitin. Stammen viste resistens over for chloramphenicol og cefalotin i mere end 110 generationer, selv efter eliminering af LSMMG-miljøet og sporantibiotikaeksponering. Den tilpassede stamme af Escherichia coli's genomsekvens viste omkring 25 ændringer. Disse genomiske ændringer var forbundet med antibiotikaresistens med en ændring i fire antibiotikaresistensgener: ompF, acrB, mdfA og Marr [38]. Ifølge en undersøgelse af Liu et al. [15] rumflyvning ændrer bakteriernes virulens. Da de undersøgte virulensgener, opdagede de, at tarmmikrobiomet havde en indvirkning på nogle virulensfaktorer (VF). Et eksempel på en sådan ændring var en stigning i faktor VF0367, forbundet med lipopolysaccharidudvikling, som danner et beskyttende lag i Brucella [15]. En nylig undersøgelse viste, at antallet af aflæsninger for Streptomyces EF-Tu-mutationsmarkøren steg markant efter astronautens rejse. Denne markør identificerer rifamycinresistens-inducerende sekvensvariationer af Streptomyces cinnamoneus forlængelsesfaktor Tu. Stigningen i EF-Tu-mutationer efter rumflyvning viser, at rifamycinresistens kan være steget på grund af rumflyvningsforhold [39]. Disse undersøgelser tyder på øget patogenicitet af visse mikrober efter eksponering for rumflyvning.

2.5. Epitelbarriereforstyrrelse og inflammatorisk tarmsygdom (IBD)

Inflammatorisk tarmsygdom (IBD) er en kronisk, tilbagevendende inflammatorisk tilstand i mave-tarmkanalen præget af epitelbarriereforstyrrelser og immunologisk dysregulering. Nyere forskning har fundet ud af, at astronauter udholder gastrointestinalt ubehag, herunder IBD-lignende symptomer, når de er i rummet, højst sandsynligt som et resultat af mikrotyngdekraftens indvirkning på tarmepitelet. Ændringer i tight junction (TJ) proteiner producerer epitelbarriereforstyrrelser, hvilket fører til øget intestinal permeabilitet og den efterfølgende translokation af luminale antigener over epitelet [40,41]. En ændring i ekspressionen eller lokaliseringen af ​​TJ'er kan føre til en utæt tarmtilstand på grund af øget permeabilitet for molekyler, der diffunderer fra lumen til lamina propria [42]. I deres undersøgelse har Alvarez et al. [43] fandt en forsinkelse i lokaliseringen af ​​TJ-proteiner-occludin og ZO-1 under simulerede mikrogravitationsforhold. Resultaterne indikerer, at simuleret mikrotyngdekraft beskadigede epitelbarrieren, og en underliggende modtagelighed for barrieren fortsatte, selv efter at mikrogravitationstilstanden blev fjernet. Denne underliggende barriereforstyrrelse gør astronauter tilbøjelige til forskellige intestinale epitelcellebarrieredefektsygdomme såsom Crohns sygdom, colitis ulcerosa, cøliaki og type I diabetes [44]. IBD er rapporteret hos astronauter under rumflyvning med en øget intestinal paracellulær permeabilitet som følge af TJ-proteinafbrydelse [1,45]. En undersøgelse rapporterede en reduceret ekspression og fordeling af TJ-proteiner såsom occludin, claudin-1, claudine 04 og JAM-A, og en stigning i ekspressionen af ​​claudin-2 [46]. En anden undersøgelse af Yi et al. [47] foreslog, at Lactobacillus reuteri LR1 kan behandle tarmlidelser forbundet med nedsat funktion af epitelbarrieren. Infektionen med enterotoksigen E. coli K88 inducerede en stigning i permeabiliteten af ​​IPEC-1-cellemonolag. Det probiotiske LR1 forbedrede signifikant epitelbarrierefunktionen og reducerede adhæsion og kolonisering af coliforme bakterier.

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

2.6. Immunologisk ændring under rumflyvning

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 dage) rumflyvning har vist en øget frigivelse af endocannabinoider kombineret med immunaktivering, som efterligner risikoen for inflammationsrelaterede lidelser hos mennesker. Den øgede inflammation varede i 30 dage efter flyvningen [51]. Ændringerne i tyngdekraften, som astronauter oplever, kan også påvirke mikromiljøerne i to kritiske primære lymfoide organer, thymus og knoglemarv. Disse organer er ansvarlige for at generere lymfocytter eller hvide blodlegemer. Ændringer i lymfocytproduktionen kan have en indirekte indflydelse på erhvervede immunresponser og ændre, hvordan immunsystemet typisk reagerer på inflammation, infektioner og tumorer [52].

Tabel 2. De immunologiske ændringer observeret hos astronauter under rumflyvning.

2.7. Ændringer i kardiovaskulære funktioner

Astronauter står over for vægtløshed i rummet, hvilket resulterer i en omfordeling af kropsvæsker til de thorax-cephalic områder fra den nederste halvdel af kroppen. Denne væskeoverførsel er ansvarlig for et kardiovaskulært dekonditioneringssyndrom karakteriseret ved hypotension, muligheden for præsynkope eller synkope og en reduceret stressevne [57]. Astronauter oplever metabolisk stress, mens de er i rummet. Metabolisk stress er en stærk prædiktor for både hjertesygdomme og type 2-diabetes [58]. Rumflyvning udgør også en risiko for udvikling af maligne arytmier, da ændringer forårsaget under rumflyvning understreger en forøget repolariseringsheterogenitet. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at forstå de fysiologiske ændringer, der forekommer i kroppen, hvilket også vil hjælpe med at give dybere indsigt i ændringer i menneskers sundhed ved kommercialisering af rumflyvning [59].

2.8. Effekt af kosmisk stråling på astronauter

Mennesker udsættes for rumstråling, mens de er i rummet. Det er de galaktiske kosmiske stråler, der genereres uden for vores solsystem, solpartikler frigivet fra solen og strålingen, der er begrænset på grund af Jordens magnetfelt. Disse rumstrålinger bringer astronauter i fare, fordi de forårsager flere typer kræft. Kvindelige astronauter har 20 % større chance for at få kræft end mandlige astronauter. Dette skyldes hovedsagelig, at bryst- og æggestokkræft er mere almindelige hos kvinder. Under rejser kan folk opleve kortsigtede virkninger såsom ændringer i deres blod, diarré, kvalme og opkastning [3]. Stråling reducerer mangfoldigheden af ​​tarmflora og ændrer sammensætningen af ​​tarmmikrobiotaen [60]. Rapporter fra tidligere flyvninger fra Apollo, Skylab og russiske modulære rumstationer (MIR) tyder på, at astronauter så lysglimt bevæge sig hen over deres synsfelt, formentlig på grund af en ændring i opfattelsen produceret af ioniserende stråling, hvilket viser, at synsforstyrrelser også synes at være forbundet med strålingseksponering [61]. Under en 6-måneders mission til ISS, Månen og videre udsættes en astronaut for stråling på omkring 50-2000 millisievert (mSv). En stråledosis over 100 mSv er dokumenteret at forårsage kræft [62]. STARMAPs statistiske analyseundersøgelse viste, at de rumflyvningsrelaterede mikrobiotaændringer sammenlignet med de rumlignende strålingsinducerede ændringer på jorden var forskellige. De foreslog, at forskellen kunne skyldes, at ISS er i lavere kredsløb inde i Van Allen bæltet. Derfor blev forsøgspersonerne i undersøgelsen ikke udsat for kosmisk stråling. Undersøgelsen beviser, at forståelse af rumstråling langt fra Van Allen Belts er afgørende i den nærmeste fremtid [23]. Pro-inflammatoriske reaktioner på vægtløshed, stråling, stress-induceret hypertermi eller en kombination af disse faktorer under rumflyvning kan forårsage "rumfeber", som kan påvirke astronauters sundhed og energi, nærings- og væskebehov og fysisk og kognitiv ydeevne i længere tid. -varighed rumflyvning [63].

3. Probiotika og deres rolle i rumbiologi

Rumudforskning har opfordret videnskabsmænd til at udvikle og planlægge menneskelige missioner til Månen og Mars. Sådanne langvarige missioner kræver omfattende viden om, hvordan rumrejser påvirker astronauternes helbred. Fremkomsten af ​​Apollo 11 og forskellige simuleringseksperimenter på Jorden og på ISS har givet os mulighed for at forstå, hvordan rummet påvirker mikrober og mennesker. Som nævnt i afsnit 2.1 er vedligeholdelsen af ​​det menneskelige tarmmikrobiom et væsentligt aspekt af langvarig rumrejse. Ubalancer i tarmmikrobiomet har forårsaget mange sygdomme, og rumrejser har vist sig at forårsage ændringer i tarmmikrobiomet. Probiotika kan hjælpe med GI-problemer såsom akut infektiøs diarré, Helicobacter pylori-infektion, antibiotika-associeret diarré, irritabel tyktarm, colitis ulcerosa og forstoppelse, samt forbedre tarmbarrierefunktioner [64,65]. Probiotika hjælper også med at vedligeholde immunsystemet, forebygge kræft og hjælpe med psykologiske problemer [66]. De mest udbredte probiotika omfatter medlemmer fra arterne Lactobacillus, Bifidobacterium eller Saccharomyces [67]. Vi ser yderligere, hvordan probiotika kan være et gavnligt supplement (tabel 3).

3.1. Generel virkningsmekanisme for probiotika

3.1.1. Hæmning af patogenbinding

Probiotiske stammer hæmmer patogenbinding til epitellaget ved at ændre slimsekretionsniveauer. Probiotika kan forbedre styrken af ​​tarmbarrieren ved at øge antallet af bægerceller (udskiller mucin), der understøtter slimlaget. Slimlaget har en rolle i at mindske bindingen af ​​patogene bakterier til slimhindeepitelceller, og probiotika virker ved at inducere slimsekretion [68,69]. Otte og Podolsky [70] fandt ud af, at Lactobacillus-stammer ændrede måden MUC2, MUC3 og MUC5AC blev udtrykt i HT29-celler. Probiotiske stammer kan også hæmme patogenbinding til epitellaget ved at konkurrere om adhæsionsstedet. Human slimbindende pili gør det muligt for nogle probiotika at kolonisere kroppen bedre [71]. Probiotika konkurrerer om lectinbindingssteder på glycokonjugatreceptorer, der er til stede på mikrovilli-overfladerne af epitelceller [72,73]. L. plantarum og Lactobacillus rhamnosus stamme GG har vist sig at hæmme bindingen af ​​patogen E. coli til epitelet [74].

3.1.2. Brug af probiotika til tarmsygdomme

Patogenesen af ​​irritabel tyktarm (IBS) kan involvere ændret tarmimmunaktivering, tarmmikrobiom dysbiose, ændret hjerne-tarm-akse og øget tarmepitelcellepermeabilitet [75]. Probiotika påvirker symptomer involveret i IBS, såsom oppustethed, flatulens, ændrede afføringer, tarmmikrobiota dysbiose og mavesmerter [76]. Probiotika virker ved at hæmme patogenadhærens, forbedre epitelbarrierefunktionen ved at reducere dets permeabilitet og producere en anti-inflammatorisk effekt [77]. Integriteten af ​​GIT opretholdes af epitelceller, som tjener som en barriere mellem værtens immunsystem og det ydre miljø. I den probiotiske Escherichia coli-stamme Nissle 1917 (EcN) fører en altoverskyggende signaleffekt til genoprettelse af ødelagte epitelceller. Dette gør probiotisk EcN mere effektiv til behandling af inflammatorisk tarmsygdom [41]. Det probiotiske Lactobacillus plantarum MB452 forbedrer også integriteten af ​​tarmbarrieren ved at øge ekspressionen af ​​tight junction-proteiner - cingulin og occludin. Disse proteiner hjælper med at opretholde reparationen af ​​epitelceller [67]. Bifidobacterium sp. er en anden gruppe af probiotika, der hjælper med at bevare tight junctions' integritet i GI-slimhinden. De beskytter epitelbarrieren mod akut colitis ved at forhindre omfordeling af occludin- og TJ-proteiner [78].

3.1.3. Vedligeholdelse af immunsystemet

Probiotika kan modulere immunsystemet hovedsageligt ved (1) at ændre immunoglobulin/cytokinsekretion, (2) styrke epitelbarrieren, (3) øge aktiviteten af ​​makrofager eller naturlige dræberceller, (4) konkurrerende binding til epitellaget og forhindre patogene mikrober i at binding og (5) modulering af sekretionen af ​​slim. Antigene partikler produceret af probiotika, ikke hele bakterier, kan trænge ind i epitelceller og komme i kontakt med immunceller [79]. Få probiotiske stammer, såsom Lactobacillus rhamnosus GG og Bifidobacteria, modulerer cytokinproduktion fra forskellige celletyper, og ændrer slimhinde- og systemiske medfødte og adaptive immunresponser [80]. Probiotika interagerer med epitelceller og modulerer cytokinfrigivelse ved at ændre cellulære signaltransduktionsveje [81]. Forskellige probiotiske stammer virker ved at stimulere produktionen af ​​forskellige immunsystemkomponenter. Disse omfatter stimulering af IL-10- og IL-20-produktion af mononukleære celler i mælkesyrebakterier [82], induktion af IL-6-produktion i Lactobacillus rhamnosus GG [80] og forebyggelse af cytokin-induceret apoptose og inaktiverende aktivering af pro-apoptotisk p38 mitogen-aktiveret proteinkinase af TNF, IL-1a eller gamma-interferon i Lactobacillus rhamnosus GG [83], hvilket tyder på den øgede overlevelse af tarmceller [79]. I betragtning af indvirkningen på immuniteten vil brug af probiotika til at fremme SCFA-dannelse derfor øge ernæringsmæssige og metaboliske ressourcer samt lymfocytternes kapacitet til viruseliminering, hvilket potentielt reducerer re-emissionen af ​​latente vira [84].

3.1.4. Antimikrobiel aktivitet af probiotika

Andre mekanismer, hvorved probiotika hæmmer mikrobiel vækst, omfatter syntesen af ​​organiske syrer, giftige stoffer og bakteriociner [85]. Mælkesyrebakterier (LAB), propionsyrebakterier og bifidobakterier er blevet brugt i konserverings- og fermenteringsindustrien i århundreder. De faktorer, der gør dem effektive til brug ved konservering, kan tilskrives lav pH, reducerede mængder af kulhydrater og produktion af antimikrobielle forbindelser. Disse bakterier kan producere antimikrobielle stoffer, hvilket gør dem til den rigtige kandidat til udvælgelse som et probiotikum [86]. LAB producerer organiske syrer som eddikesyre, mælkesyre og propionsyre gennem fermentering af glukose. Mælkesyre og eddikesyre har en hæmmende effekt på gær, skimmelsvampe og bakterier [87]. Ud over øget pH diffunderer den udissocierede syre over cellemembranen. Det dissocierer, frigiver H+ ioner i cytoplasmaet, hvilket forårsager et kollaps i den elektrokemiske gradient og den efterfølgende bakteriostase eller bakteriers død [88]. Bakteriociner produceret af LAB er antimikrobielle peptider syntetiseret af ribosomer [89]. Bakteriociner retter sig primært mod cellemembranen, hæmmer sporespiring, forårsager inaktivering af anioniske bærere og ændrer enzymatisk aktivitet med en bakteriostatisk eller bakteriedræbende virkning afhængigt af cellens følsomhed. Disse peptider er normalt effektive på nært beslægtede bakteriearter og gram-positive bakterier [90].

3.1.5. Probiotika bruges til antibiotika-associeret diarré

Tarmmikrobiotaen udsættes for forandring under rumflyvning, og antibiotika bruges til behandling [1]. Selvom antibiotika er afgørende for at udrydde bakterielle infektioner, forårsager de betydelig skade på mikroorganismerne i tarmmikrobiotaen [91]. Antibiotikabrug kan forårsage forskellige problemer, såsom kolonisering af patogen Clostridium difficile, som forårsager kroniske mave-tarmkanalen og ekstrem diarré. Under normale forhold står C. difficile over for konkurrence af kommensale bakterier i mave-tarmkanalen, men når tarmmikrobiotaen er kompromitteret (som observeret under rumrejser), kan C. difficile kolonisere kanalen [92]. Probiotika kan bruges til at genopbygge GI-mikrobiotaen, og de kan også bruges til at behandle C. difficile-infektioner [93]. Probiotika kan bruges til at behandle antibiotikarelateret diarré.

3.1.6. Probiotika som profylakse mod kræftr

På grund af strålingseksponering har astronauter større sandsynlighed for kræft. Indtagelse af sojamælk fermenteret med probiotika virker som en profylaktisk foranstaltning mod brystkræft gennem den anti-østrogene effekt af isoflavoner [94]. Udviklingen af ​​tyktarmskræft afhænger af flere faktorer. Beviser har vist en sammenhæng mellem ændringer i sammensætningen af ​​tarmmikrobiomet og udviklingen af ​​kolorektal cancer. Probiotika kan påvirke, hvordan immunsystemet og tarmmikrobiotaen kommunikerer og kan hjælpe med at forhindre kolorektal cancer [95]. Kefir (fermenteret mælk med probiotika) indeholder bioaktive forbindelser, såsom polysaccharider og peptider, som kan hæmme proliferation og apoptoseinduktion i tumorceller. Undersøgelser har afsløret, at kefir kan virke på kolorektal og brystkræft [96].

cistanche planteforøgende immunsystem

3.1.7. Probiotika mod stress/angst

At opretholde astronauternes følelsesmæssige og fysiske tilstand er en afgørende faktor for fremtidige langvarige rummissioner. Stress er uden tvivl et af de mest bekymrende midler, der kan påvirke besætningens generelle velbefindende på grund af dets indvirkning på menneskers sundhed og ydeevne [97]. Angst og stress er blevet forbundet med tarmdysbiose. Undersøgelsen af ​​Ma et al. [31] rapporterede, at indtagelsen af ​​Lactobacillus plantarum P-8 lindrede angst/stresssymptomer hos mennesker. Det blev også opdaget, at probiotikaforbrug berigede den tarmafledte metabolit gamma-aminosmørsyre (GABA) syntesevej af Bifidobacterium adolescentis, GABA og histamin er vigtige neurotransmittere, der bevæger sig gennem vagusnerven til tarm-hjerneaksen.

3.1.8. Probiotika til urinvejsinfektion

Probiotika såsom Lactobacillus rhamnosus GR-1 og Lactobacillus reuteri RC-14 har anti-infektionsegenskaber, som er blevet forsøgt hos kvinder og så ud til at forhindre UTI'er i en sammenlignelig grad med langdistance, lav portion antimikrobielle stoffer uden reaktionerne [3].

Tabel 3. Probiotika: virkningsmekanisme og deres sundhedsmæssige fordele.

3.1.9. Kortkædede fedtsyrer og deres rolle i vedligeholdelse af tarmmikrobiota

Probiotika kan producere kortkædede fedtsyrer (SCFA'er) [98]. SCFA'er er organiske biprodukter fra fermentering. Disse produceres i tarmens lumen, når ufordøjelige kulhydrater er ufuldstændigt nedbrudt i det anaerobe miljø af tarmmikrobiotaen. SCFA'er er hovedsageligt sammensat af acetat, butyrat og propionat [99.100]. SCFA'er har en vital rolle i reguleringen af ​​immunsystemet. Vedligeholdelsen, strukturen og produktionen af ​​tarmslim er afhængig af tarmens mikrobiota og kost. En fiberrig kost fører til produktion af SCFA'er af tarmmikrobiotaen, hvilket forbedrer slim og antimikrobiel peptidproduktion og en højere ekspression af TJ-proteiner. En fibermangel kost resulterer i ændret tarmmikrobiota, hvilket fører til et fald i slimlaget og øger modtageligheden for infektioner og kroniske inflammatoriske sygdomme [100]. SCFA'er er også signalmolekyler, der regulerer dannelsen af ​​interleukin-18 ved at binde til GPR41- og GPR43-receptorerne i tarmepitelceller og immunceller [101]. En undersøgelse af Silva et al. [102] har rapporteret, at SCFA'er kan have en direkte effekt på hjernen ved at understøtte blod-hjernebarriere (BBB) ​​integritet, modulere neurotransmission, påvirke neurotrofiske faktorniveauer og fremme hukommelseskonsolidering. En undersøgelse rapporterede, at SCFA-butyrat forbedrer tarmbarrierefunktionen. Adenosin monophosphat-aktiveret proteinkinase (AMPK) efter aktivering letter tight junction-samlingen og regulerer de metaboliske veje i fedtsyremetabolisme og proteinsyntese [103]. MARS 500 var et seks måneders jordbaseret eksperiment, der omfattede en fækal undersøgelse af seks besætningsmedlemmer. Resultaterne viste en kontinuerlig variation i den relative mængde af butyratproducerende Faecalibacterium prausnitzii og Roseburia faecis i tarmmikrobiotaen hos alle besætningsmedlemmer. Dette indikerer en ændring i SCFA-produktion og mulige konsekvenser for at understøtte det mutualistiske forhold mellem mikrobiota og vært [7]. Lunar Palace 1 er et andet eksperiment, der blev udført på jorden. Tre besætningsmedlemmer blev brugt til at teste, hvor godt Bioregenerative Life Support System (BLSS) fungerede. De indtog en kost med højt fiberindhold og fulgte en fast tidsplan, der omfattede betydeligt manuelt arbejde i plantehytten. Resultaterne viste lignende ændringer i tarmmikrobiotasammensætningen hos besætningsmedlemmer med en høj diversitet og et højt antal af Lachnospira-, Faecalibacterium- og Blautia-mikroorganismer. Dette fastslår også, at en fiberrig kost og livsstil kan være gavnlig for at understøtte en sund tarmmikrobiota [32].

3.2. Mikrotyngdekraft/simulerede mikrotyngdekraftsundersøgelser af probiotika

For at et probiotikum skal være effektivt, skal det have nogle specifikke egenskaber. Nogle af disse er stabilitet mod syre og galde, vedhæftning til humane tarmceller, antagonisme mod enteriske patogener og produktion af antimikrobielle stoffer. Disse egenskaber kan dog ændre sig baseret på miljøfaktorer og mikrotyngdekraft. Adskillige undersøgelser er blevet udført for at teste probiotika in vitro og in vivo forhold for at forstå deres potentielle sundhedsmæssige fordele og sikkerhed for astronauters sundhed under rumflyvning. Vi opsummerer nogle af disse undersøgelser i de følgende afsnit. En undersøgelse udført af Shao et al. [104] for at undersøge virkningen af ​​simulerede mikrogravitationsforhold på Lactobacillus acidophilus afslørede en betydelig effekt på nogle biologiske aktiviteter og funktioner. Nøgleresultaterne var (1) ingen signifikant ændring i L. acidophilus morfologi, (2) forkortet lagfase, (3) øget væksthastighed, (4) øget tolerance over for syrer (pH 2,5) med resistens over for galde, (5) nedsat følsomhed over for natriumpenicillin, cephalexin og svovlgentamicin, (6) ingen signifikant ændring i L. acidophilus adhæsionsevne og (7) øget antimikrobiel aktivitet mod S. aureus og S. Typhimurium. Disse ændringer forårsaget af simuleret mikrotyngdekraft (SMG) på L. acidophilus probiotika kan være fordelagtige for astronauter under rumflyvning. Disse probiotika kan tolerere stressende tilstande og vare længere i mave-tarmkanalen. Fordi der ikke er nogen ændring i dets vedhæftningsevne, kan det hjælpe med at opretholde intestinal epitelbarrierefunktion og forhindre patogener i at trænge ind [103]. I en anden undersøgelse har Senatore et al. [105] undersøgte Lactobacillus reuteri for dens metabolisme og genekspression under SMG-betingelser. De fandt ingen ændringer i bakterievækst, cellestørrelse og form i forhold til kontrollen. På den anden side blev der set øget tolerance for GI-passagen og øget produktion af den bioaktive forbindelse reuterin [32]. Den frysetørrede Lactobacillus casei stamme Shirota kapsel (LcS) blev testet for dens stabilitet på ISS i en måned. LcS-kapsler fra rumflyvning adskilte sig ikke i genetiske profiler, vækstmønstre, kulhydratfermentering, reaktivitet over for LcS-specifikke antistoffer og cytokin-inducerende evne med hensyn til kontrolprøverne holdt i det jordbaserede laboratorium. LcS har vist sig at forbedre medfødt immunitet og balancere tarmmikrobiota og kan bruges til at bekæmpe immunproblemer forbundet med rumflyvning [6,44].

3.3. Kommercielle probiotikas holdbarhed og overlevelse i en simuleret mave-tarmkanal

Tre kommercielle probiotika, nemlig Lactobacillus acidophilus-stamme DDS-1, Bifidobacterium longum-stamme BB536 og sporer af Bacillus subtilis-stamme HU58 blev testet for overlevelse under forhold, der forventes at blive mødt under en 3-årsrejse til Mars. De testede parametre var overlevelse til: 1. Langtidsopbevaring ved omgivende betingelser; 2. Simuleret galaktisk kosmisk stråling og solpartikelbegivenhedsstråling; 3. Eksponering for simuleret mavevæske; 4. Eksponering for simuleret tarmvæske. Ifølge undersøgelsen havde strålingseksponering kun ringe indflydelse på de undersøgte probiotiske stammer. Holdbarheden og overlevelsesraterne for de tre stammer var imidlertid signifikant forskellige under simuleringer af deres passage gennem den øvre mave-tarmkanal. Ifølge resultaterne kunne kun Bacillus subtilis-sporer overleve under alle forhold. Dette tyder på, at probiotika, der består af bakteriesporer, kan være et levedygtigt valg for langsigtede menneskelige rumrejser [106].

4 konklusioner

For langsigtede rumrejser er en afgørende faktor at opretholde en astronauts helbred. Forskellige fysiologiske ændringer i flybesætningens helbred er blevet observeret, som omfatter ting som en ændring i tarmmikrobiomet, der fører til en ændret MGB-akseeffekt på mental sundhed, genitourinary tract infektioner, reaktivering af virus, modstandsdygtighed af bakterier og ændringer i virulens, sænkning af immunitet og ændringer i immunrespons, kardiovaskulære problemer og udvikling af kræft på grund af strålingseksponering. Denne anmeldelse forsøger at forstå den mulige brug af probiotika, som kan bruges til at tackle disse sundhedsproblemer forårsaget af rumflyvning. Vedligeholdelse af tarmmikrobiomet er vigtigt for langsigtede rumrejser, og mange sygdomme er forårsaget af ændringer eller ubalancer i tarmmikrobiomet. På grund af de kendte fordele ved probiotika for tarmmikrobiomet og den generelle sundhed, kan deres brug som et kosttilskud eller som et supplement til mad under rumflyvning være et lovende alternativ til at modvirke de dysreguleringer og sundhedsmæssige konsekvenser, som rumrejsende oplever. Forsøg udført på probiotika under simulerede mikrotyngdekraftsforhold efterligner dog ikke helt langsigtede rumrejser. Der skal udføres flere undersøgelser af probiotika for at validere deres brug i rummet, kontrollere deres effektivitet som modforanstaltninger til de sundhedsproblemer, der er nævnt ovenfor, og ændre egenskaberne af probiotika, der kan forekomme under rumflyvning.

Referencer

1. Voorhies, AA; Mark Ott, C.; Mehta, S.; Pierson, DL; Crucian, BE; Feiveson, A.; Oubre, CM; Torralba, M.; Moncera, K.; Zhang, Y.; et al. Undersøgelse af indvirkningen af ​​langvarige rummissioner på den internationale rumstation på astronautmikrobiomet. Sci. Rep. 2019, 9, 9911. [CrossRef] [PubMed]

2. Yim, J.; Cho, SW; Kim, B.; Park, S.; Han, YH; Seo, SW Transkriptionel profilering af den probiotiske Escherichia coli udstedte 1917-stamme under simuleret mikrotyngdekraft. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 2666. [CrossRef]

3. Urbaniak, C.; Reid, G. Den potentielle indflydelse af mikrobiota og probiotika på kvinder under lange rumflyvninger. Womens Health 2016, 12, 193-198. [CrossRef]

4. Hill, C.; Guarner, F.; Reid, G.; Gibson, GR; Merenstein, DJ; Pot, B.; Morelli, L.; Canani, RB; Flint, HJ; Salminen, S.; et al. Den Internationale Scientific Association for Probiotics and Prebiotics konsensuserklæring om omfanget og passende brug af udtrykket probiotika. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2014, 11, 506-514. [CrossRef]

5. Matsumoto, K.; Takada, T.; Shimizu, K.; Kado, Y.; Kawakami, K.; Makino, I.; Yamaoka, Y.; Hirano, K.; Nishimura, A.; Kajimoto, O.; et al. Virkningerne af et probiotisk mælkeprodukt indeholdende Lactobacillus casei stamme Shirota på afføringshyppigheden og tarmmikrofloraen hos frivillige i suboptimale sundhedstilstande: En randomiseret placebokontrolleret cross-over undersøgelse. Biosci. Mikroflora 2006, 25, 39-48. [CrossRef]

6. Sakai, T.; Moteki, Y.; Takahashi, T.; Shida, K.; Kiwaki, M.; Shimakawa, Y.; Matsui, A.; Chonan, O.; Morikawa, K.; Ohta, T.; et al. Probiotika ud i det ydre rum: Gennemførlighedsvurderinger af indkapslede frysetørrede probiotika under 1 måneds opbevaring på den internationale rumstation. Sci. Rep. 2018, 8, 10687. [CrossRef] [PubMed]

7. Turroni, S.; Rampelli, S.; Biagi, E.; Consolandi, C.; Severgnini, M.; Peano, C.; Quercia, S.; Soverini, M.; Carbonero, FG; Bianconi, G.; et al. Temporal dynamik i tarmmikrobiotaen i mennesker, der deler et begrænset miljø, en 520-dag jordbaseret rumsimulering, MARS500. Microbiome 2017, 5, 39. [CrossRef] [PubMed]

8. Zhang, T.; Li, Q.; Cheng, L.; Buch, H.; Zhang, F. Akkermansia muciniphila er et lovende probiotikum. Microb. Biotechnol. 2019, 12, 1109-1125. [CrossRef] [PubMed]

9. Sokol, H.; Pigneur, B.; Watterlot, L.; Lakhdari, O.; Bermúdez-Humarán, LG; Gratadoux, JJ; Blugeon, S.; Bridonneau, C.; Furet, JP; Corthier, G.; et al. Faecalibacterium prausnitzii er en anti-inflammatorisk kommensal bakterie identificeret ved tarmmikrobiotaanalyse af Crohns sygdomspatienter. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 16731-16736. [CrossRef]

10. Gotova, I.; Dimitrov, Z.; Najdenski, H. Udvalgte Lactobacillus bulgaricus- og Streptococcus thermophilus-stammer fra bulgarsk yoghurt viser betydeligt antiinflammatorisk potentiale. Acta Microbiol. Bulg 2017, 33, 137-142.

11. Day, RL; Harper, AJ; Woods, RM; Davies, OG; Heaney, LM Probiotika: Nuværende landskab og fremtidige horisonter. Fremtidens Sci. OA 2019, 5, FSO391. [CrossRef] [PubMed]

12. Saraf, K.; Shashikanth, MC; Priy, T.; Sultana, N.; Chaitanya, NC Probiotika spiller en rolle inden for medicin og tandpleje. J. Assoc. Physicians India 2010, 58, 488-490.

13. Douglas, G.; Voorhies, A. Evidensbaseret udvælgelse af probiotiske stammer for at fremme astronauts sundhed eller lindre symptomer på sygdom på langvarige rumflyvningsmissioner. Benef. Mikrober 2017, 8, 727-737. [CrossRef] [PubMed]

14. Crucian, B.; Stowe, RP; Mehta, S.; Quiriarte, H.; Pierson, D.; Sams, C. Ændringer i adaptiv immunitet fortsætter under langvarig rumflyvning. npj Microgravity 2015, 1, 15013. [CrossRef] [PubMed]

15. Liu, Z.; Luo, G.; Du, R.; Sun, W.; Li, J.; Lan, H.; Chen, P.; Yuan, X.; Cao, D.; Li, Y.; et al. Effekter af rumflyvning på sammensætningen og funktionen af ​​den menneskelige tarmmikrobiota. Tarmmikrober 2020, 11, 807-819. [CrossRef]

16. O'Flaherty, S.; Klaenhammer, TR Probiotiske bakteriers rolle og potentiale i tarmen og kommunikationen mellem tarmmikroflora og tarm/vært. Int. Dairy J. 2010, 20, 262-268. [CrossRef]

17. Turroni, F.; Ventura, M.; Butto, LF; Duranti, S.; O'Toole, PW; Motherway, MO; Van Sinderen, D. Molekylær dialog mellem den menneskelige tarmmikrobiota og værten: A Lactobacillus and Bifidobacterium perspektiv. Celle. Mol. Life Sci. 2014, 71, 183-203. [CrossRef]

18. Wall, R.; Cryan, JF; Ross, RP; Fitzgerald, GF; Dinan, TG; Stanton, C. Bakterielle neuroaktive forbindelser produceret af psykobiotika. Adv. Exp. Med. Biol. 2014, 817, 221-239.

19. Blaber, E.; Marçal, H.; Burns, BP Bioastronautik: Mikrotyngdekraftens indflydelse på astronauts sundhed. Astrobiologi 2010, 10, 463-473. [CrossRef]

20. Crucian, B.; Babiak-Vazquez, A.; Johnston, S.; Pierson, DL; Ott, CM; Sams, C. Forekomst af kliniske symptomer under langvarig orbital rumflyvning. Int. J. Gen. Med. 2016, 2016, 383-391. [CrossRef]

21. Garrett-Bakelman, FE; Darshi, M.; Green, SJ; Gur, RC; Lin, L.; Macias, BR; McKenna, MJ; Meydan, C.; Mishra, T.; Nasrini, J.; et al. NASA-tvillingerne studerer En multidimensionel analyse af en årelang menneskelig rumflyvning. Science 2019, 364, 6436. [CrossRef]

22. Siddiqui, R.; Qaisar, R.; Khan, NA; Alharbi, AM; Alfahemi, H.; Elmoselhi, A. Virkning af mikrotyngdekraft på tarmmikrobiota-bakteriesammensætningen i en baglemmeraflæsningsmodel. Life 2022, 12, 1865. [CrossRef] [PubMed]

23. Jiang, P.; Green, SJ; Chlipala, GE; Turek, FW; Vitaterna, MH Reproducerbare ændringer i tarmmikrobiomet tyder på et skift i mikrobiel og værtsmetabolisme under rumflyvning. Microbiome 2019, 7, 113. [CrossRef] [PubMed]

24. Carabotti, M.; Scirocco, A.; Maselli, MA; Severi, C. Tarm-hjerne-aksen: Interaktioner mellem enterisk mikrobiota, centrale og enteriske nervesystemer. Ann. Gastroenterol. 2015, 28, 203-209. [PubMed]

25. Sajdel-Sulkowska, EM Afbrydelse af mikrobiota-gut-hjerne-aksen (MGB) og mental sundhed hos astronauter under langsigtede rumrejser. I Handbook of the cerebellum and cerebellar disorders; Manto, M., Gruol, D., Schmahmann, J., Koibuchi, N., Sillitoe, R., Eds.; Springer: Cham, Schweiz, 2019. [CrossRef]

26. Palinkas, LA Psykosociale problemer i langsigtet rumflyvning: Oversigt. Gravit. Space Biol. Tyr. 2001, 14, 25-33.

27. Mallis, MM; DeRoshia, CW Døgnrytme, søvn og præstation i rummet. Aviat. Rummiljø. Med. 2005, 76, B94–B107. [PubMed]

28. Oluwafemi, FA; Abdelbaki, R.; Lai, JCY; Mora-Almanza, JG; Afolayan, EM En gennemgang af astronautens mentale sundhed i bemandede missioner: Potentielle interventioner til kognitive og mentale sundhedsudfordringer. Life Sci. Space Res. 2021, 28, 26-31. [CrossRef]

29. Arone, A.; Ivaldi, T.; Loganovsky, K.; Palermo, S.; Parra, E.; Flamini, W.; Marazziti, D. Byrden af ​​rumudforskning på astronauters mentale sundhed: En narrativ anmeldelse. Clin. Neuropsykiatri 2021, 18, 237. [PubMed]

30. Zivi, P.; De Gennaro, L.; Ferlazzo, F. Sov i isoleret, indelukket og ekstremt (ICE): En gennemgang af de forskellige faktorer, der påvirker menneskelig søvn i ICE. Foran. Neurosci. 2020, 14, 851. [CrossRef]

31. Ma, T.; Jin, H.; Kwok, LY; Sun, Z.; Liong, MT; Zhang, H. Probiotikaforbrug lindrede menneskelig stress og angstsymptomer muligvis ved at modulere det neuroaktive potentiale i tarmmikrobiotaen. Neurobiol. Stress 2021, 14, 100294. [CrossRef]

32. Hao, Z.; Li, L.; Fu, Y.; Liu, H. Indflydelsen af ​​regenerativt livsstøttesystems koststruktur og livsstil på tarmmikrobiotaen: En 105-dag jordbaseret rumsimulering i Lunar Palace 1. Environ. Microbiol. 2018, 20, 3643-3656. [CrossRef] [PubMed]

33. Jones, JA; Jennings, R.; Pietryzk, R.; Ciftcioglu, N.; Stepaniak, P. Genitourinære problemer under rumflyvning: En gennemgang. Int. J. Impot. Res. 2005, 17 (Suppl. 1), S64–S67. [CrossRef] [PubMed]

34. Mishra, B.; Luderer, U. Reproduktive farer ved rumrejser hos kvinder og mænd. Nat Rev Endocrinol. 2019, 15, 713–730, Erratum i Nat. Rev. Endocrinol. 2019, 15, 713-730. [CrossRef] [PubMed]

35. Sonnenfeld, G.; Shearer, WT Immunfunktion under rumflyvning. Ernæring 2002, 18, 899-903. [CrossRef] [PubMed]

36. Rooney, BV; Crucian, BE; Pierson, DL; Laudenslager, ML; Mehta, SK Reaktivering af herpesvirus hos astronauter under rumflyvning og dens anvendelse på jorden. Foran. Microbiol. 2019, 10, 16. [CrossRef]

37. Zhang, B.; Bai, P.; Zhao, X.; Yu, Y.; Zhang, X.; Li, D.; Liu, C. Øget væksthastighed og amikacinresistens af Salmonella enteritidis efter en måneds rumflyvning på Kinas Shenzhou-11 rumfartøj. Microbiology Open 2019, 8, e00833. [CrossRef]

38. Tirumalai, MR; Karouia, F.; Tran, Q.; Stepanov, VG; Bruce, RJ; Ott, CM; Pierson, DL; Fox, GE Evaluering af erhvervet antibiotikaresistens i Escherichia coli udsat for langvarig lav-forskydningsmodelleret mikrogravitation og baggrundsantibiotikaeksponering. MBio 2019, 10, e02637-18. [CrossRef]

39. Morrison, MD; Thissen, JB; Karouia, F.; Mehta, S.; Urbaniak, C.; Venkateswaran, K.; Smith, DJ; Jain, C. Undersøgelse af rumflyvning inducerede ændringer til astronaut mikrobiomer. Foran. Microbiol. 2021, 12, 659179. [CrossRef]

40. Turner, JR Intestinal slimhindebarrierefunktion i sundhed og sygdom. Nat. Rev. Immunol. 2009, 9, 799-809. [CrossRef]

41. Zyrek, AA; Cichon, C.; Helms, S.; Enders, C.; Sonnenborn, U.; Schmidt, MA Molekylære mekanismer, der ligger til grund for de probiotiske virkninger af Escherichia coli Nissle 1917, involverer ZO-2- og PKCζ-omfordeling, hvilket resulterer i tight junction og epitelbarrierereparation. Celle. Microbiol. 2007, 9, 804-816. [CrossRef]

42. Johnson-Henry, KC; Donato, KA; Shen-Tu, G.; Gordanpour, M.; Sherman, PM Lactobacillus rhamnosus stamme GG forhindrer enterohemoragisk Escherichia coli O157:H7-inducerede ændringer i epitelbarrierefunktion. Inficere. Immun. 2008, 76, 1340-1348. [CrossRef] [PubMed]

43. Alvarez, R.; Stork, CA; Sayoc-Becerra, A.; Marchelletta, RR; Prisk, GK; McCole, DF Et simuleret mikrogravitationsmiljø forårsager en vedvarende defekt i epitelbarrierefunktionen. Sci. Rep. 2019, 9, 17531. [CrossRef] [PubMed]

44. Arrieta, MC; Bistritz, L.; Meddings, JB Ændringer i intestinal permeabilitet. Gut 2006, 55, 1512-1520. [CrossRef]

45. Lee, SH Intestinal Permeability Regulation by Tight Junction: Implikation på inflammatoriske tarmsygdomme. Intest. Res. 2015, 13, 11. [CrossRef]

46. ​​Blair, SA; Kane, SV; Clayburgh, DR; Turner, JR Epithelial myosin let chain kinase ekspression og aktivitet opreguleres ved inflammatorisk tarmsygdom. Lab. Undersøg. 2006, 86, 191-201. [CrossRef]

47. Yi, H.; Wang, L.; Xiong, Y.; Wang, Z.; Qiu, Y.; Wen, X.; Jiang, Z.; Yang, X.; Ma, X. Lactobacillus reuteri LR1 Forbedret ekspression af gener fra Tight Junction-proteiner via MLCK-vejen i IPEC-1-celler under infektion med enterotoksigen Escherichia coli K88. Medit. Inflamm. 2018, 2018, 6434910. [CrossRef] [PubMed]

48. Kaur, I.; Simons, ER; Castro, VA; Mark Ott, C.; Pierson, DL Ændringer i neutrofile funktioner hos astronauter. Hjernens adfærd. Immun. 2004, 18, 443-450. [CrossRef]

49. Stowe, RP; Sams, CF; Pierson, DL Effekter af missionsvarighed på neuroimmune reaktioner hos astronauter. Aviat. Rummiljø. Med. 2003, 74, 1281-1284.

50. Makedonas, G.; Mehta, S.; Choukèr, A.; Simpson, RJ; Marshall, G.; Orange, JS; Aunon-kansler, S.; Smith, SM; Zwart, SR; Stowe, RP; et al. Specifik immunologisk modforanstaltningsprotokol til udforskningsmissioner i dybt rum. Foran. Immunol. 2019, 10, 2407. [CrossRef]

51. Buchheim, JI; Matzel, S.; Rykova, M.; Vassilieva, G.; Ponomarev, S.; Nichiporuk, I.; Hörl, M.; Moser, D.; Biere, K.; Feuerecker, M.; et al. Stressrelateret skift mod inflammation hos kosmonauter efter langvarig rumflyvning. Foran. Physiol. 2019, 10, 85. [CrossRef]

52. Akiyama, T.; Horie, K.; Hinoi, E.; Hiraiwa, M.; Kato, A.; Maekawa, Y.; Takahashi, A.; Furukawa, S. Hvordan påvirker rumflyvning det erhvervede immunsystem? npj Microgravity 2020, 6, 14. [CrossRef]

53. Kaur, I.; Simons, ER; Castro, VA; Ott, CM; Pierson, DL Ændringer i astronauters monocytfunktioner. Hjernens adfærd. Immun. 2005, 19, 547-554. [CrossRef] [PubMed]

54. Voss, EW Langvarig vægtløshed og humoral immunitet. Science 1984, 225, 214-215. [CrossRef] [PubMed]

55. Mills, PJ; Meck, JV; Waters, WW; D'Aunno, D.; Ziegler, MG Perifere leukocytunderpopulationer og katekolaminniveauer hos astronauter som funktion af missionens varighed. Psykosom. Med. 2001, 63, 886-890. [CrossRef] [PubMed]

56. Stowe, RP; Sams, CF; Mehta, SK; Kaur, I.; Jones, ML; Tilbagemelding, DL; Pierson, DL Leukocytundergrupper og neutrofil funktion efter kortvarig rumflyvning. J. Leukoc. Biol. 1999, 65, 179-186. [CrossRef]

57. Guell, A.; Braak, L. Kardiovaskulært dekonditioneringssyndrom under rumflyvninger. Ann. Cardiol. D'angéiol. Paris 1989, 38, 499-502.

58. Tang, H.; Rising, HH; Majji, M.; Brown, RD Long-Term Space Nutrition: A Scoping Review. Næringsstoffer 2021, 14, 194. [CrossRef]

59. Caiani, EG; Martin-Yebra, A.; Landreani, F.; Bolea, J.; Laguna, P.; Vaïda, P. Vægtløshed og hjerterytmeforstyrrelser: Aktuel viden fra rumflyvning og sengelejestudier. Foran. Astron. Space Sci. 2016, 3, 27. [CrossRef]

60. Jian, Y.; Zhang, D.; Liu, M.; Wang, Y.; Xu, Z.-X. Indvirkningen af ​​tarmmikrobiota på strålingsinduceret enteritis. Foran. Celle. Inficere. Microbiol. 2021, 11, 586392. [CrossRef]

61. Tesei, D.; Jewczynko, A.; Lynch, A.; Urbaniak, C. Forståelse af kompleksiteterne og ændringerne af astronautmikrobiomet til vellykkede langvarige rummissioner. Life 2022, 12, 495. [CrossRef]

62. Durante, M.; Cucinotta, FA Kraftfremkaldelse af tunge ioner og udforskning af menneskets rum. Nat. Rev. Cancer 2008, 8, 465-472. [CrossRef] [PubMed]

63. Stahn, AC; Werner, A.; Opatz, O.; Maggioni, MA; Steinach, M.; von Ahlefeld, VW; Moore, A.; Crucian, BE; Smith, SM; Zwart, SR; et al. Øget kropstemperatur hos astronauter under langvarige rummissioner. Sci. Rep. 2017, 7, 16180. [CrossRef] [PubMed]

64. Kligler, B.; Cohrssen, A. Probiotika. 2008. Tilgængelig online: www.aafp.org/afp (tilgængelig den 25. januar 2022).

65. Cunningham, M.; Azcarate-Peril, MA; Barnard, A.; Benoit, V.; Grimaldi, R.; Guyonnet, D.; Holscher, HD; Hunter, K.; Manurung, S.; Obis, D.; et al. At forme fremtiden for probiotika og præbiotika. Trends Microbiol. 2021, 29, 667-685. [CrossRef]

66. Shi, LH; Balakrishnan, K.; Thiagarajah, K.; Mohd Ismail, NI; Yin, OS Probiotikas gavnlige egenskaber. Trop. Life Sci. Res. 2016, 27, 73-90. [CrossRef]

67. Ulluwishewa, D.; Anderson, RC; McNabb, WC; Moughan, PJ; Wells, JM; Roy, NC Regulering af tight junction permeabilitet af tarmbakterier og diætkomponenter. J. Nutr. 2011, 141, 769-776. [CrossRef] [PubMed]

68. Mack, DR; Ahrne, S.; Hyde, L.; Wei, S.; Hollingsworth, MA Ekstracellulær MUC3-mucinsekretion følger adhærens af Lactobacillus-stammer til intestinale epitelceller in vitro. Gut 2003, 52, 827-833. [CrossRef]

69. Caballero-Franco, C.; Keller, K.; De Simone, C.; Chadee, K. Den probiotiske formel VSL#3 inducerer mucin-genekspression og sekretion i colonepitelceller. Er. J. Physiol.-Gastrointest. Lever Physiol. 2007, 292, G315-G322. [CrossRef]

70. Otte, JM; Podolsky, DK Funktionel modulering af enterocytter af gram-positive og gram-negative mikroorganismer. Er. J. Physiol.-Gastrointest. Lever Physiol. 2004, 286, G613-G626. [CrossRef]

71. Kankainen, M.; Paulin, L.; Tynkkynen, S.; Von Ossowski, I.; Reunanen, J.; Partanen, P.; Satokari, R.; Vesterlund, S.; Hendrickx, APA; Lebeer, S.; et al. Sammenlignende genomisk analyse af Lactobacillus rhamnosus GG afslører pili indeholdende et human-slimbindende protein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 17193-17198. [CrossRef]

72. Mukai, T.; Kaneko, S.; Matsumoto, M.; Ohori, H. Binding af Bifidobacterium bifidum og Lactobacillus reuteri til kulhydratdelene af intestinale glycolipider genkendt af jordnøddeagglutinin. Int. J. Food Microbiol. 2004, 90, 357-362. [CrossRef]

73. Tallon, R.; Arias, S.; Bressollier, P.; Urdaci, MC Stamme- og matrixafhængig adhæsion af Lactobacillus plantarum medieres af proteinholdige bakterielle forbindelser. J. Appl. Microbiol. 2007, 102, 442-451. [CrossRef] [PubMed]

74. Wilson, KH; Perini, F. Konkurrencens rolle om næringsstoffer ved undertrykkelse af Clostridium difficile af tyktarmens mikroflora. Inficere. Immun. 1988, 56, 2610-2614. [CrossRef] [PubMed]

75. Dai, C.; Zheng, CQ; Jiang, M.; Ma, XY; Jiang, LJ Probiotika og irritabel tyktarm. World J. Gastroenterol. 2013, 19, 5973-5980. [CrossRef] [PubMed]

76. Toi, M.; Hirota, S.; Tomotaki, A.; Sad på.; Hozumi, Y.; Anan, K.; Nagashima, T.; Tokuda, Y.; Masuda, N.; Ohsumi, S.; et al. Probiotisk drik med sojaisoflavonforbrug til forebyggelse af brystkræft: Et case-kontrolstudie. Curr. Nutr. Food Sci. 2013, 9, 194-200. [CrossRef]

77. Buckley, ND; Champagne, CP; Masotti, AI; Wagar, LE; Tompkins, TA; Green-Johnson, JM Udnyttelse af funktionelle fødevarestrategier til sundhedsudfordringerne ved rumrejser - Fermenteret soja til astronauternæring. Acta Astronaut. 2011, 68, 731-738. [CrossRef]

78. Rao, RK; Samak, G. Beskyttelse og restitution af tarmbarriere med probiotika: ernæringsmæssige og kliniske implikationer. Curr. Nutr. Food Sci. 2013, 9, 99-107. [CrossRef] [PubMed]

79. Galdeano, CM; Perdigón, G. Rolle for levedygtighed af probiotiske stammer i deres persistens i tarmen og inmukosale immunforsvarstimulation.J. Appl. Microbiol.2004, 97, 673–681. [CrossRef]