Buduća upotreba probiotika za održavanje zdravlja astronauta tokom svemirskog leta

sažetak:Održavanje zdravlja astronauta tokom svemirskog putovanja je ključno. Višestruke studije su uočile različite promjene u mikrobiomu crijeva i fiziološkom zdravlju. Astronauti na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS) imali su promjene u mikrobnoj zajednici u crijevima, nosu i koži. Osim toga, kod astronauta su uočene promjene ćelija imunološkog sistema sa promjenama u neutrofilima, monocitima i T-ćelijama. Probiotici pomažu u rješavanju ovih zdravstvenih problema uzrokovanih tokom svemirskog leta tako što inhibiraju prianjanje patogena, poboljšavaju funkciju epitelne barijere smanjenjem propusnosti i proizvodeći protuupalni učinak. Kada su izloženi mikrogravitaciji, probiotici su pokazali kraću fazu kašnjenja, brži rast, poboljšanu toleranciju kiseline i otpornost na žuč. Liofilizirana kapsula Lactobacillus casei soja Shirota testirana je na stabilnost na ISS-u mjesec dana i pokazalo se da poboljšava urođeni imunitet i balansira crijevnu mikrobiotu. Upotreba zamrzavanjem osušenih spora B. subtilis pokazala se povoljnom za dugotrajne svemirske letove jer se kvalifikuje za sve aspekte testirane za komercijalne probiotike u simuliranim uslovima. Ovi rezultati pokazuju potrebu za daljnjim proučavanjem učinka probiotika u simuliranoj mikrogravitaciji i uvjetima svemirskih letova i njihovom primjenom kako bi se prevazišli efekti uzrokovani disbiozom crijevnog mikrobioma i problemi koji se mogu pojaviti tokom svemirskog leta.

cistanche biljka koja povećava imuni sistem

Ključne riječi: astronaut; svemirski let; probiotici; mikrobiom; simulirana mikrogravitacija (SMG)

1. Uvod

Ljudsko istraživanje svemira se nedavno povećalo jer razne međunarodne svemirske agencije planiraju više misija. "Program istraživanja ljudi" Nacionalne uprave za aeronautiku i svemir trenutno planira dugoročne misije ljudskih svemirskih letova na Mars i Mjesec. Razne studije pokazuju da je astronautima teško održati svoje zdravlje i da se suočavaju sa mnogim zdravstvenim problemima tokom kratkih i dugih svemirskih letova zbog izloženosti višestrukim stresorima kao što su mikrogravitacija i zračenje. Stoga je neophodno razumjeti rizike po zdravlje ljudi koji se odnose na svemirska putovanja. Astronauti koji provode 6-12 mjeseci na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS) iskusili su promjene u mikrobioti crijeva i različite fiziološke promjene. Ove promjene uključuju infekcije genitourinarnog trakta, kardiovaskularne probleme, promjene otpornosti i virulencije bakterija, promjene imunološkog odgovora i razvoj karcinoma zbog izlaganja zračenju [1,2]. Ključno je poduzeti potrebne mjere opreza kako bi se očuvalo zdravlje astronauta jer svemirske misije traju veoma dugo [3]. Svjetska zdravstvena organizacija okarakterizirala je probiotike kao "žive mikroorganizme koji, kada se daju u adekvatnim količinama, daju zdravstvenu korist domaćinu" [4]. Pokazalo se da konzumiranje nekoliko probiotičkih sojeva reguliše imunološki sistem i crijevnu floru, što dovodi do povećanja dobrih bakterija kao što su laktobacili i bifidobakterije i smanjenja štetnih mikroba. Probiotici kao što je Lactobacillus casei soj Shirota (LcS) mogu poboljšati urođeni imunitet i povećati aktivnost prirodnih ćelija ubica prvenstveno povećavajući proizvodnju interleukina-12 od strane monocita i makrofaga. LcS, nakon gutanja, dospijeva u crijevni mikrobiom u živom obliku i održava crijevni mikrobiom [5,6]. Pokazalo se da probiotici utiču na sintezu i oslobađanje neuroaktivnih supstanci. Pokazalo se da Lactobacillus acidophilus modulira ekspresiju kanabinoidnih receptora [7]. Kao potencijalni probiotik koji može dobro iskoristiti gastrointestinalni mucin, Akkermansia muciniphila je neraskidivo povezana s metabolizmom domaćina i imunološkim odgovorom. Ima potencijal da bude terapeutska meta kod bolesti povezanih s mikrobiotom kao što su kolitis, metabolički sindrom, imunološke bolesti i rak [8]. Kao rezultat toga, studija sugerira da probiotici sljedeće generacije dobiveni iz Akkermansia mogu smanjiti rizik od bolesti povezanih s kroničnom upalom [7]. Nedavno je otkriveno da oralna primjena istaknutog crijevnog mikroba Faecalibacterium prausnitzii pokazuje protuupalna svojstva povećanjem proizvodnje IL-10 (citokina) i faktora tumorske nekroze (TNF) u debelom crijevu radi poboljšanja crijevne bolesti [9 ]. Druga studija također pokazuje protuupalni potencijal sojeva Lactobacillus bulgaricus i Streptococcus thermophilus izoliranih iz bugarskog domaćeg jogurta. Probiotički sojevi Lactobacillus, Bifidobacterium i Streptococcus se uglavnom koriste za prevenciju ili liječenje oralnih infekcija [10]. Određena crijevna mikrobiota igra važnu ulogu u nutritivnoj funkcionalnosti i doprinosi dostupnosti vitamina i proizvodnji kratkolančanih masnih kiselina. Mikroorganizmi crijeva mogu proizvoditi vitamin B12, vitamin K, piridoksin, folat, biotin, nikotinsku kiselinu i tiamin [11]. Plak ili dentalni biofilmovi u usnoj šupljini uzrokuju loše oralno zdravlje; međutim, bakterije mliječne kiseline (LAB) stupaju u interakciju s tim biofilmom/plakom i kroz antimikrobno djelovanje uništavaju uzročnike [12]. Tokom dugotrajnog svemirskog leta, pouzdanost efikasnog upravljanja zdravljem je od suštinskog značaja. Prema istraživanjima, let u svemir uzrokuje promjene u ljudskoj fiziologiji [13]. Ove promjene mogu biti različite prirode: fiziološke uključujući gastrointestinalni distres, dermatitis i respiratorne infekcije; imunološki [14] i mikrobiom [15]. Studije na Zemlji su pokazale da su probiotici korisni u poboljšanju zdravstvenih problema sa kojima se suočavaju tokom svemirskih letova. Pomažu nadmetanjem s patogenima, smanjujući gastrointestinalne probleme, jačajući čvrste spojeve u epitelnim stanicama crijeva, proizvodeći esencijalne metabolite i interakciju sa stanicama domaćina radi promicanja fizioloških i imunoloških promjena [16–18]. Ovaj pregled se fokusira na različite probleme u svemirskim letovima s kojima se susreću astronauti i kako konzumacija probiotika može pomoći u ublažavanju ovih problema, što bi moglo pomoći astronautima u prevladavanju poteškoća u svemirskim letovima.

prednosti dodatka cistanche-povećavaju imunitet

2. Zdravstveni problemi tokom svemirskog leta

Svemir je surovo okruženje, a napredak u nauci o materijalima, proizvodnji električne energije, robotici i medicinskim zahtjevima je od suštinskog značaja za osiguranje opstanka astronauta tokom naselja i međuplanetarnih putovanja. Područje bioastronautike u nastajanju ima za cilj rješavanje nekih medicinskih problema s kojima se astronauti suočavaju dok su u svemiru. Zbog neprijateljskog okruženja u svemiru, astronauti se suočavaju sa nekoliko zdravstvenih rizika tokom dugotrajnog i kratkotrajnog svemirskog leta [19,20]. Dijagramski prikaz zdravstvenih problema sa kojima se astronauti suočavaju tokom svemirskog leta prikazan je na (Slika 1).

Slika 1. Dijagramski prikaz zdravstvenih problema sa kojima se astronauti suočavaju tokom svemirskog leta. Slika je kreirana pomoću BioRender.com.

2.1. Promjene u mikrobiomu

Joshua Lederberg je 2001. godine uveo pojam "ljudski mikrobiom". On ga je okarakterizirao kao "prirodnu mrežu komenzalnih, simbiotskih i patogenih mikroorganizama koji istinski dijele prostor našeg tijela". Ljudski mikrobiom se sastoji od raznih korisnih simbionta, prvenstveno bakterija, koji aktivno jačaju zdravlje. Sa promjenom u mikrobioti, povećanje patogena može utjecati na homeostazu i uzrokovati različite bolesti. U dugotrajnim i kratkoročnim svemirskim misijama, uočene su promjene u crijevnim, nazalnim i oralnim bakterijskim profilima astronauta. Ove progresije su povezane sa smanjenjem ukupnog bogatstva korisnih mikroba iz rodova Lactobacillus i Bifidobacterium i ekspanzijom oportunističkih mikroorganizama, na primjer, Escherichia coli, Clostridium sp., Staphylococcus aureus, Fusobacterium nucleatumonas i Pseuginosa3]. Istraživanje mikrobiote devet astronauta koji su proveli godinu dana na ISS-u predstavlja dokaz koji pokazuje promjenu u mikrobnoj populaciji gastrointestinalnog (GI) trakta, nosa, jezika i kože tokom svemirskih misija. DNK sakupljen iz mikrobnih uzoraka u studiji je podvrgnut sekvenciranju gena 16S rRNA da bi se odredio mikrobni sastav. Ova studija je istakla povećanje broja Parasutterella sp. broj. Kategorički je povezan s hroničnim pogoršanjem crijeva kod osoba s upalnom bolešću crijeva. Studija je također otkrila smanjenje populacije tri bakterijska roda s protuupalnim svojstvima uzrokovano svemirom: intestinal Fusicatenibacter, Pseudobutyvibrio i Akkermansia. U mikrobioti nosa zabilježeno je manje promjena u letu [1,6].

cistanche tubulosa-poboljšava imuni sistem

Kliknite ovdje za pregled proizvoda Cistanche Enhance Immunity

【Zatražite više】 Email:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Studija Liua et al. [15] je bio prvi koji je pokazao učinak kratkoročnih svemirskih letova na mikrobiom ljudskog crijeva. Studija je pokazala da se brojnost Bacteroides povećala nakon svemirskog leta, uz smanjenje Lactobacillus i Bifidobacterium. Bacteroides efikasno razgrađuju dijetalna vlakna u ljudskim crijevima i proizvođači su esencijalne fenolne kiseline i propionata. Rod Bacteroides ima nekoliko patogenih vrsta bakterija koje se brzo razmnožavaju u stresnim uvjetima. Svemirsko okruženje slabi ljudski imuni sistem, a broj Bacteroides se može povećati. U ljudskom crijevu, laktobacili su odgovorni za proizvodnju velike količine mliječne kiseline. Osim toga, studije pokazuju da Bifidobacterium stvara mliječnu i octenu kiselinu iz šećera. Smanjenje populacije vrsta Lactobacillus i Bifidobacterium može ometati funkcionisanje imunološkog sistema domaćina u crijevima i rad crijevne mikrobiote, a imunološki sistem pogođen svemirskim letovima može uzrokovati reaktivaciju latentnih virusa i povećanje broja oportunističkih patogena u crijeva. Dvostruka studija je takođe pokazala da su metaboliti, kao što je 3-indol propionska kiselina, koja ima antiinflamatorno dejstvo, primećeni na niskim nivoima tokom leta tokom čitave studije. Sljedeća studija je također navela promjenu u funkcionisanju mikrobioma kod letećeg subjekta u odnosu na kopneni subjekt koji se tiče mikrobnih zajednica [21]. Studija Siddiquia et al. [22] koristili su mišji model sa istovarom stražnjih udova (HU) na tlu kako bi simulirali uslove mikrogravitacije kako bi istražili promjene u sastavu bakterijske mikrobiote crijeva. Otkrili su da rasterećenje stražnjih udova uzrokuje promjene u mikrobioti crijeva, uključujući smanjenje raznolikosti korisne crijevne mikrobiote što može dovesti do povećane permeabilnosti i upale crijeva. Studija je pokazala smanjenje Akkermansia muciniphila, Eubacterium coprostanoligenes i Burkholderiales kod miševa izloženih simuliranoj mikrogravitaciji u odnosu na normalne miševe. Ovi rodovi bakterija povezani su s protuupalnim svojstvima, homeostazom crijeva i zdravstvenim prednostima kao što je prevencija bubrežnih kamenaca. Studija je također naglasila važnost uravnotežene proporcije Firmicutes i Bacteroidetes u održavanju ukupnog zdravlja, s modifikacijama u njihovim proporcijama koje dovode do disbioze i povezanih zdravstvenih problema. Firmicutes igraju ulogu u metabolizmu i ishrani domaćina, dok su Bacteroidetes povezani sa imunomodulacijom. Ovi rezultati sugeriraju da promjene u crijevnoj mikrobioti mogu doprinijeti negativnim zdravstvenim efektima koji se doživljavaju u svemirskim letovima [22]. Analitički alat "Test sličnosti za usklađene i reproducibilne obrasce obilja mikrobioma" ili STARMAPs testira sličnost u skupovima podataka istraživanja u dva prostora za pronalaženje varijacija mikrobiote. Studija je također otkrila da su promjene mikrobiote povezane sa svemirskim letovima tokom misija RR-1 (Istraživanje glodara 1) i STS-135 (Human Mission) bile slične, što implicira snažnu promjenu mikrobiote crijeva sisara zbog svemirskih letova [ 23]. Utjecaj mikrogravitacije na crijevnu mikrobiotu astronauta tokom svemirskog leta također je sažet u tabeli 1.

2.1.1. Osa mikrobiota – crijevo – mozak i njen odnos prema mentalnom zdravlju astronauta

Mikrobiota crijeva sastoji se od 106 ćelija virusa, bakterija i protozoa, što je čini najbrojnijom zajednicom ljudske mikrobiote. Mozak utječe na funkciju i sastav mikrobiote mijenjajući crijevnu permeabilnost. Mozak, preko autonomnog nervnog sistema (ANS), takođe može uticati na imunološku funkciju. Osa crijeva i mozga (GBA) je dvosmjerni komunikacijski put između centralnog i enteričkog nervnog sistema. Povezuje emocionalne i kognitivne centre mozga s perifernim crijevnim funkcijama. Nedavna istraživanja su istakla važnost crijevne mikrobiote u utjecaju na ove interakcije [24]. Sastav crijevne mikrobiote prolazi kroz mnoge tranzicije tokom životnog vijeka koji su paralelni s dinamičkim periodima razvoja mozga, starenja i sazrijevanja. Disbioza može biti posljedica faktora okoline kao što su prehrana, gravitacija, stres i zračenje. Osim toga, crijevna mikrobiota igra važnu ulogu u razvoju kako adaptivnih tako i urođenih imunoloških odgovora. Gastrointestinalni mikroorganizmi djeluju kao relejne stanice agregacije i prijenosa informacija do određenih područja mozga, posebno malog mozga, utječući na mentalno zdravlje. Utjecaj okolišnih faktora vezanih za svemirska putovanja konvergira na ove mikroorganizme [25].

2.1.2. Izazovi mentalnog zdravlja s kojima se suočavaju astronauti tokom svemirskog leta

Svemirski let je jedinstveno i teško okruženje koje može imati značajan utjecaj na mentalno zdravlje astronauta [26]. Izolacija, zatvorenost, mikrogravitacija, poremećaj cirkadijanskih ritmova i kašnjenja u komunikaciji mogu doprinijeti psihološkom stresu, anksioznosti, depresiji i drugim problemima mentalnog zdravlja [27,28]. Istraživanja pokazuju da je veća vjerovatnoća da će astronauti biti emocionalni i imati mentalne poremećaje kada su u svemiru [29]. Nedostatak društvene podrške i izolacije koji se dešavaju tokom svemirskih letova jedan je od vodećih razloga za mentalne probleme astronauta. Astronauti su izolovani od svojih porodica i prijatelja na duže periode, što im otežava da se uključe u redovne društvene angažmane. To može dovesti do osjećaja izolacije, dosade i psihičke tjeskobe [28]. Drugi veliki izazov je poremećaj ciklusa spavanje-budnost uzrokovan upornim izlaganjem umjetnom svjetlu i odsustvom prirodnog ciklusa dan-noć u svemiru [30]. Nedavna studija Ma et al. [31] također su pokazali vezu između crijevnog mikrobioma izazvanog probioticima i smanjenog nivoa stresa kod odraslih, čime je dokazana uloga osovine crijeva i mozga u smanjenju efekata stresa.

Tabela 1. Utjecaj mikrogravitacije na crijevnu mikrobiotu astronauta tokom svemirskog leta.

Mentalno zdravlje je važan dio svemirskih letova, a astronauti će češće doživjeti psihološki stres, anksioznost i druge probleme mentalnog zdravlja. Od ključne je važnosti nastaviti istraživanje i usvajanje tehnika za poboljšanje mentalnog zdravlja astronauta dok su u svemiru.

2.2. Infekcija genitourinarnog trakta

U dugoročnim svemirskim misijama, astronauti se suočavaju s mnogim fizičkim izazovima koji bi mogli utjecati na njihovo genitourinalno zdravlje. Tokom svemirskog leta, okruženje mikrogravitacije uzrokuje smanjenje volumena plazme i povećanje izlučivanja urina zbog pomjeranja tekućine iz donjih ekstremiteta prema gornjim dijelovima tijela, što dovodi do rizika od infekcija urinarnog trakta (UTI) zbog smanjenog protoka urina i zastoja mokraće. . Dodatno, stres i izmijenjeni ciklusi spavanja i buđenja tokom svemirskog leta mogu doprinijeti povećanju incidencije nokturije [33]. Muški astronauti mogu se suočiti sa smanjenim nivoom testosterona zbog izloženosti zračenju tokom svemirskog leta, što dovodi do smanjenog libida i erektilne disfunkcije. S druge strane, astronautkinje mogu iskusiti menstrualne nepravilnosti i sindrom zdjelične kongestije, što uzrokuje bol, pritisak i nelagodu u zdjeličnoj regiji [33,34]. UTI su uobičajeni problemi u svemiru, a žene astronauti imaju veću učestalost nego muškarci astronauti. Uropatogeni kao što su Staphylococcus saprophyticus i Escherichia coli značajni su uzročnici svih infekcija urinarnog trakta zbog svoje sposobnosti da se vežu za uroepitelne ćelije putem adhezivnih molekula. In vitro istraživanja su pokazala da i patogeni i nepatogeni sojevi E. coli pokazuju bolju adheziju i invaziju pod mikrogravitacijom. Ova veća adhezija, zajedno sa ubrzanom kinetikom rasta E. coli u svemiru, može biti odgovorna za napredovanje bolesti [3].

prednosti dodatka cistanche-povećavaju imunitet

2.3. Reaktivacija virusa u svemirskom letu

Studija koju su sproveli Sonnenfeld & Shearer [35] razjasnila je kompromitaciju imunološkog sistema, mogući razvoj malignog stanja i latentnu infekciju reaktivacije virusa kod ljudi tokom svemirskog leta. Tokom svemirskog leta, značajan broj ovih simptoma povezan je sa slabljenjem imunog sistema usled reaktivacije dva virusa: Epstein-Barr virusa i Varicella-Zoster virusa [1]. Latentna reaktivacija virusa biomarker je statusa imunološkog sistema astronauta, a faktori koji tome doprinose su povećanje lučenja glukokortikoida, promjena u proizvodnji citokina i smanjena funkcija imunoloških stanica usmjerenih na eliminaciju virusa. Prisustvo virusne DNK u tjelesnim tečnostima ukazuje na reaktivaciju virusa [36].

2.4. Otpornost bakterija i promjene u virulenciji bakterija

Zhang et al. [37] proučavali su promjene u antimikrobnoj rezistenciji soja S. enteritidis, koji je svemirski brod Shenzhou{1}} prenio u svemir. U poređenju sa prizemnom sojom, soj leta pokazao je povećanu otpornost na amikacin, povećanu stopu rasta i neke promjene u metabolizmu. Escherichia coli MG1655 je otkrila rezistenciju na antibiotike kada je bila izložena dugotrajnoj modeliranoj mikrogravitaciji s malim smicanjem (LSMMG) i pozadinskim antibioticima kao što su hloramfenikol, cefalotin, tetraciklin, cefoksitin, cefuroksim i cefoksitin. Soj je pokazao otpornost na hloramfenikol i cefalotin više od 110 generacija, čak i nakon eliminacije LSMMG okoline i tragova izlaganja antibioticima. Adaptirani soj sekvence genoma Escherichia coli pokazao je oko 25 promjena. Ove genomske promjene su povezane sa rezistencijom na antibiotike, sa promjenom u četiri gena otpornosti na antibiotike: ompF, acrB, mdfA i Marr [38]. Prema studiji Liua et al. [15] svemirski let mijenja virulentnost bakterija. Prilikom ispitivanja gena virulencije, otkrili su da mikrobiom crijeva ima utjecaj na neke faktore virulencije (VF). Primjer takve promjene je povećanje faktora VF0367, povezano s razvojem lipopolisaharida, koji formira zaštitni sloj u Brucelli [15]. Nedavna studija je pokazala da se broj očitavanja markera mutacije Streptomyces EF-Tu značajno povećao nakon astronautovog putovanja. Ovaj marker identifikuje varijacije sekvence Streptomyces cinnamoneus faktora elongacije Tu, koje izazivaju otpornost na rifamicin. Povećanje EF-Tu mutacija nakon svemirskog leta pokazuje da je otpornost na rifamicin možda povećana zbog okolnosti svemirskog leta [39]. Ove studije ukazuju na povećanu patogenost određenih mikroba nakon izlaganja svemirskim letovima.

2.5. Poremećaj epitelne barijere i inflamatorna bolest crijeva (IBD)

Upalna bolest crijeva (IBD) je kronično, rekurentno upalno stanje gastrointestinalnog trakta obilježeno poremećajem epitelne barijere i imunološkom disregulacijom. Nedavna istraživanja su otkrila da astronauti podnose gastrointestinalne tegobe, uključujući simptome slične IBD-u, kada su u svemiru, najvjerovatnije kao rezultat utjecaja mikrogravitacije na crijevni epitel. Promjene u proteinima čvrstog spoja (TJ) proizvode poremećaj epitelne barijere, što dovodi do povećane crijevne permeabilnosti i naknadne translokacije luminalnih antigena kroz epitel [40,41]. Promjena u ekspresiji ili lokalizaciji TJ može dovesti do stanja propuštanja crijeva zbog povećane permeabilnosti za molekule koji difundiraju iz lumena u lamina propria [42]. U svojoj studiji, Alvarez et al. [43] su otkrili kašnjenje u lokalizaciji TJ proteina – okludina i ZO-1 u simuliranim uslovima mikrogravitacije. Nalazi pokazuju da je simulirana mikrogravitacija oštetila epitelnu barijeru i da je osnovna osjetljivost na barijeru opstala čak i nakon što je stanje mikrogravitacije uklonjeno. Ovaj temeljni poremećaj barijere čini astronaute sklonima različitim bolestima barijere crijevnih epitelnih stanica kao što su Crohnova bolest, ulcerozni kolitis, celijakija i dijabetes tipa I [44]. IBD se javlja kod astronauta tokom svemirskog leta sa povećanom intestinalnom paracelularnom permeabilnosti kao rezultat poremećaja TJ proteina [1,45]. Studija je prijavila smanjenu ekspresiju i distribuciju TJ proteina kao što su okludin, klaudin-1, klaudin 04 i JAM-A, te povećanje ekspresije klaudina-2 [46]. Druga studija Yi et al. [47] sugeriraju da Lactobacillus reuteri LR1 može liječiti crijevne poremećaje povezane s oštećenom funkcijom epitelne barijere. Infekcija enterotoksigenom E. coli K88 izazvala je povećanje permeabilnosti monoslojeva IPEC{17}} ćelija. Probiotik LR1 značajno je poboljšao funkciju epitelne barijere i smanjio adheziju i kolonizaciju koliforma.

cistanche tubulosa-poboljšava imuni sistem

2.6. Imunološke promjene tokom svemirskog leta

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 dana) svemirski letovi su pokazali povećano oslobađanje endokanabinoida u kombinaciji s imunološkom aktivacijom, što oponaša rizik od poremećaja povezanih s upalom kod ljudi. Pojačana upala je trajala 30 dana nakon leta [51]. Promjene u gravitaciji koje doživljavaju astronauti također mogu utjecati na mikrookruženje dva kritična primarna limfoidna organa, timusa i koštane srži. Ovi organi su odgovorni za stvaranje limfocita ili bijelih krvnih stanica. Promjene u proizvodnji limfocita mogu imati indirektan utjecaj na stečene imunološke odgovore, mijenjajući način na koji imuni sistem tipično reaguje na upalu, infekcije i tumore [52].

Tabela 2. Imunološke promjene uočene kod astronauta tokom svemirskog leta.

2.7. Promjene u kardiovaskularnim funkcijama

Astronauti se suočavaju sa bestežinskim stanjem u svemiru, što rezultira preraspodjelom tjelesnih tekućina u torakalno-cefalične dijelove iz donje polovice tijela. Ovaj prijenos tekućine odgovoran je za sindrom kardiovaskularnog dekondicioniranja koji karakterizira hipotenzija, mogućnost presinkope ili sinkope i smanjena sposobnost stresa [57]. Astronauti doživljavaju metabolički stres dok su u svemiru. Metabolički stres je snažan prediktor i srčanih bolesti i dijabetesa tipa 2 [58]. Svemirski let također predstavlja rizik od razvoja malignih aritmija, jer promjene uzrokovane tokom svemirskog leta naglašavaju povećanu heterogenost repolarizacije. Potrebne su daljnje studije kako bi se razumjele fiziološke promjene koje se dešavaju u tijelu, što će također pomoći da se pruži dublji uvid u promjene u ljudskom zdravlju nakon komercijalizacije svemirskih letova [59].

2.8. Utjecaj kosmičkog zračenja na astronaute

Ljudi su izloženi svemirskom zračenju dok su u svemiru. To su galaktičke kosmičke zrake koje nastaju izvan našeg Sunčevog sistema, sunčeve čestice oslobođene od sunca i zračenje ograničeno zbog Zemljinog magnetnog polja. Ova svemirska zračenja ugrožavaju astronaute jer uzrokuju nekoliko vrsta raka. Žene astronauti imaju 20% veće šanse da dobiju rak od muškaraca astronauta. To je uglavnom zato što su karcinomi dojke i jajnika češći kod žena. Tokom putovanja ljudi mogu iskusiti kratkoročne efekte kao što su promjene u krvi, dijareja, mučnina i povraćanje [3]. Zračenje smanjuje raznolikost crijevne flore i mijenja sastav crijevne mikrobiote [60]. Izvještaji sa prethodnih letova Apolla, Skylaba i ruske modularne svemirske stanice (MIR) sugeriraju da su astronauti vidjeli bljeskove svjetlosti kako se kreću kroz njihovo vidno polje, vjerovatno zbog promjene percepcije uzrokovane jonizujućim zračenjem, pokazujući da su i poremećaji vida povezani sa izlaganjem zračenju [61]. Tokom 6-mjesečne misije na ISS, Mjesec i dalje, astronaut je izložen zračenju od oko 50-2000 milisiverta (mSv). Dokumentovano je da doza zračenja iznad 100 mSv uzrokuje rak [62]. Studija statističke analize STARMAP-a pokazala je da su promjene mikrobiote povezane sa svemirskim letovima u usporedbi s promjenama izazvanim zračenjem poput svemira na zemlji bile različite. Pretpostavili su da bi razlika mogla biti u tome što je ISS u nižoj orbiti unutar Van Allenovog pojasa. Dakle, subjekti istraživanja u studiji nisu bili izloženi kosmičkom zračenju. Studija dokazuje da je razumijevanje svemirskog zračenja daleko od Van Allenovih pojaseva od vitalnog značaja u bliskoj budućnosti [23]. Proupalne reakcije na bestežinsko stanje, zračenje, hipertermiju izazvanu stresom ili kombinaciju ovih faktora tokom svemirskog leta mogu uzrokovati "svemirsku groznicu", koja može utjecati na zdravlje i energiju astronauta, potrebe za hranjivim tvarima i tekućinom, te fizičke i kognitivne performanse tokom dugog -trajanje svemirskog leta [63].

3. Probiotici i njihova uloga u svemirskoj biologiji

Svemirska istraživanja su podstakla naučnike da razviju i planiraju misije na Mjesec i Mars s ljudskom posadom. Takve dugotrajne misije zahtijevaju opsežno znanje o tome kako svemirska putovanja utječu na zdravlje astronauta. Pojava Apolla 11 i raznih simulacijskih eksperimenata na Zemlji i na ISS-u omogućili su nam da shvatimo kako svemir utiče na mikrobe i ljude. Kao što je spomenuto u odjeljku 2.1, održavanje mikrobioma ljudskog crijeva je bitan aspekt dugotrajnog putovanja u svemir. Neravnoteža u crijevnom mikrobiomu izazvala je mnoge bolesti, a pokazalo se da putovanje u svemir uzrokuje promjene u crijevnom mikrobiomu. Probiotici mogu pomoći kod gastrointestinalnih problema kao što su akutna infektivna dijareja, infekcija Helicobacter pylori, dijareja uzrokovana antibioticima, sindrom iritabilnog crijeva, ulcerozni kolitis i zatvor, kao i poboljšati funkcije crijevne barijere [64,65]. Probiotici također pomažu u održavanju imunološkog sistema, sprečavanju raka i pomažu kod psiholoških problema [66]. Probiotici koji se najčešće koriste uključuju članove iz vrsta Lactobacillus, Bifidobacterium ili Saccharomyces [67]. Dalje vidimo kako probiotici mogu biti koristan dodatak (Tabela 3).

3.1. Opšti mehanizam djelovanja probiotika

3.1.1. Inhibicija vezivanja patogena

Probiotički sojevi inhibiraju vezivanje patogena za epitelni sloj mijenjajući nivoe lučenja sluzi. Probiotici mogu poboljšati snagu crijevne barijere povećanjem broja peharastih stanica (luče mucin) koje podržavaju sloj sluzi. Sloj sluzi ima ulogu u smanjenju vezivanja patogenih bakterija za epitelne stanice sluznice, a probiotici djeluju tako što indukuju lučenje sluzi [68,69]. Otte i Podolsky [70] su otkrili da sojevi Lactobacillus mijenjaju način na koji su MUC2, MUC3 i MUC5AC eksprimirani u HT29 stanicama. Probiotički sojevi također mogu inhibirati vezivanje patogena za epitelni sloj takmičeći se za mjesto adhezije. Pili koji vezuju humanu sluz omogućavaju nekim probioticima da bolje koloniziraju tijelo [71]. Probiotici se takmiče za mjesta vezanja lektina na receptorima glikokonjugata prisutnim na površini mikroresica epitelnih ćelija [72,73]. Pokazalo se da L. plantarum i Lactobacillus rhamnosus GG inhibiraju vezivanje patogene E. coli za epitel [74].

3.1.2. Upotreba probiotika za crijevne poremećaje

Patogeneza sindroma iritabilnog crijeva (IBS) može uključivati ​​promijenjenu imunološku aktivaciju crijeva, disbiozu crijevnog mikrobioma, izmijenjenu osovinu mozak-creva i povećanu permeabilnost crijevnih epitelnih stanica [75]. Probiotici utječu na simptome uključene u IBS, kao što su nadimanje, nadutost, izmijenjeno pražnjenje crijeva, disbioza crijevne mikrobiote i bol u trbuhu [76]. Probiotici djeluju tako što inhibiraju prianjanje patogena, poboljšavaju funkciju epitelne barijere smanjenjem njene permeabilnosti i proizvodeći protuupalni učinak [77]. Integritet GIT-a održavaju epitelne ćelije, koje služe kao barijera između imunog sistema domaćina i spoljašnjeg okruženja. U probiotičkom soju Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), glavni signalni efekat dovodi do obnavljanja poremećenih epitelnih ćelija. Ovo čini probiotik EcN efikasnijim u liječenju upalnih bolesti crijeva [41]. Probiotik Lactobacillus plantarum MB452 također poboljšava integritet crijevne barijere povećavajući ekspresiju proteina čvrstog spoja – cingulina i okludina. Ovi proteini pomažu u održavanju popravke epitelnih stanica [67]. Bifidobacterium sp. je još jedna grupa probiotika koji pomažu u očuvanju integriteta čvrstih spojeva u sluznici GI. Oni štite epitelnu barijeru od akutnog kolitisa sprečavanjem redistribucije okludina i TJ proteina [78].

3.1.3. Održavanje imunološkog sistema

Probiotici mogu modulirati imunološki sistem uglavnom (1) mijenjanjem sekrecije imunoglobulina/citokina, (2) jačanjem epitelne barijere crijeva, (3) povećanjem aktivnosti makrofaga ili prirodnih ćelija ubica, (4) kompetitivnim vezivanjem za epitelni sloj sprečavajući patogene mikrobe da se vezivanje i (5) moduliranje lučenja sluzi. Antigene čestice koje proizvode probiotici, a ne cijele bakterije, mogu ući u epitelne stanice i kontaktirati imunološke stanice [79]. Nekoliko probiotičkih sojeva, kao što su Lactobacillus rhamnosus GG i Bifidobacteria, moduliraju proizvodnju citokina iz različitih tipova ćelija, mijenjajući mukozne i sistemske urođene i adaptivne imune odgovore [80]. Probiotici stupaju u interakciju s epitelnim stanicama i moduliraju oslobađanje citokina mijenjajući puteve prijenosa ćelijskog signala [81]. Različiti probiotički sojevi djeluju stimulirajući proizvodnju različitih komponenti imunološkog sistema. To uključuje stimulaciju proizvodnje IL-10 i IL-20 mononuklearnim stanicama u bakterijama mliječne kiseline [82], indukciju proizvodnje IL-6 u Lactobacillus rhamnosus GG [80] i prevenciju citokinom inducirana apoptoza i inaktivirajuća aktivacija pro-apoptotičke p38 mitogenom aktivirane protein kinaze TNF, IL-1a ili gama interferonom u Lactobacillus rhamnosus GG [83], što ukazuje na povećano preživljavanje crijevnih stanica [79]. S obzirom na utjecaje na imunitet, korištenje probiotika za promoviranje stvaranja SCFA bi stoga povećalo nutritivne i metaboličke resurse, kao i kapacitet limfocita za eliminaciju virusa, potencijalno smanjujući ponovnu emisiju latentnih virusa [84].

3.1.4. Antimikrobna aktivnost probiotika

Drugi mehanizmi pomoću kojih probiotici inhibiraju rast mikroba uključuju sintezu organskih kiselina, toksičnih supstanci i bakteriocina [85]. Bakterije mliječne kiseline (LAB), bakterije propionske kiseline i bifidobakterije se stoljećima koriste u industriji konzerviranja i fermentacije. Faktori koji ih čine efikasnim za upotrebu u konzerviranju mogu se pripisati niskom pH, smanjenoj količini ugljikohidrata i proizvodnji antimikrobnih jedinjenja. Ove bakterije mogu proizvoditi antimikrobne supstance, što ih čini pravim kandidatima za odabir kao probiotik [86]. LAB proizvodi organske kiseline kao što su octena kiselina, mliječna kiselina i propionska kiselina fermentacijom glukoze. Mliječna kiselina i octena kiselina imaju inhibitorni učinak na kvasac, plijesan i bakterije [87]. Pored povećanog pH, nedisocirana kiselina difundira preko ćelijske membrane. Disocira, oslobađajući H+ ione u citoplazmi, uzrokujući kolaps u elektrohemijskom gradijentu i kasniju bakteriostazu ili smrt bakterija [88]. Bakteriocini koje proizvodi LAB su antimikrobni peptidi sintetizirani ribosomima [89]. Bakteriocini prvenstveno ciljaju na ćelijsku membranu, inhibiraju klijanje spora, uzrokuju inaktivaciju anjonskih nosača i mijenjaju enzimsku aktivnost s bakteriostatskim ili baktericidnim djelovanjem ovisno o osjetljivosti stanice. Ovi peptidi su obično efikasni na blisko srodnim bakterijskim vrstama i gram-pozitivnim bakterijama [90].

3.1.5. Probiotici koji se koriste za dijareju uzrokovanu antibioticima

Mikrobiota crijeva je podvrgnuta promjenama tokom svemirskog leta, a za liječenje se koriste antibiotici [1]. Iako su antibiotici ključni za iskorjenjivanje bakterijskih infekcija, oni uzrokuju značajnu štetu mikroorganizmima u crijevnoj mikrobioti [91]. Upotreba antibiotika može uzrokovati različite probleme, kao što je kolonizacija patogenom Clostridium difficile, koja uzrokuje kronične probleme s gastrointestinalnim traktom i ekstremnu dijareju. U normalnim uslovima, C. difficile se suočava sa konkurencijom komenzalnih bakterija u GI traktu, ali kada je mikrobiota creva ugrožena (kao što je primećeno tokom svemirskog putovanja), C. difficile može kolonizirati trakt [92]. Probiotici se mogu koristiti za popunjavanje GI mikrobiote, a mogu se koristiti i za liječenje infekcija C. difficile [93]. Probiotici se mogu koristiti za liječenje dijareje uzrokovane antibioticima.

3.1.6. Probiotici kao profilaksa rakar

Zbog izloženosti zračenju, astronauti imaju veću vjerovatnoću oboljevanja od raka. Konzumacija sojinog mlijeka fermentiranog probioticima djeluje kao profilaktička mjera protiv raka dojke kroz antiestrogeni učinak izoflavona [94]. Razvoj raka debelog crijeva ovisi o nekoliko faktora. Dokazi su pokazali korelaciju između promjena u sastavu crijevnog mikrobioma i razvoja kolorektalnog karcinoma. Probiotici mogu uticati na to kako imunološki sistem i crijevna mikrobiota komuniciraju i mogu pomoći u prevenciji kolorektalnog karcinoma [95]. Kefir (fermentirano mlijeko sa probioticima) sadrži bioaktivna jedinjenja, kao što su polisaharidi i peptidi, koji mogu inhibirati proliferaciju i indukciju apoptoze u tumorskim ćelijama. Istraživanja su otkrila da kefir može djelovati na kolorektalni rak i rak dojke [96].

cistanche biljka koja povećava imuni sistem

3.1.7. Probiotici protiv stresa/anksioznosti

Održavanje emocionalne i fizičke kondicije astronauta je ključni faktor za buduće dugotrajne svemirske misije. Stres je nesumnjivo jedan od najzabrinjavajućih faktora koji može utjecati na opću dobrobit posade zbog svojih učinaka na ljudsko zdravlje i performanse [97]. Anksioznost i stres su povezani sa disbiozom crijeva. Studija Ma et al. [31] izvijestili su da je uzimanje Lactobacillus plantarum P-8 ublažilo simptome anksioznosti/stresa kod ljudi. Također je otkriveno da konzumacija probiotika obogaćuje put sinteze metabolita gama-aminomaslačne kiseline iz crijeva (GABA) od strane Bifidobacterium adolescentis, GABA i histamin su važni neurotransmiteri koji putuju kroz vagusni nerv do osovine crijeva i mozga.

3.1.8. Probiotici za infekcije urinarnog trakta

Probiotici kao što su Lactobacillus rhamnosus GR-1 i Lactobacillus reuteri RC-14 imaju antiinfektivna svojstva, koja su isprobana kod žena i čini se da sprečavaju UTI u uporedivom stepenu sa dugotrajnim, niskim porcijama antimikrobna sredstva bez reakcija [3].

Tabela 3. Probiotici: mehanizam djelovanja i njihove zdravstvene prednosti.

3.1.9. Kratkolančane masne kiseline i njihova uloga u održavanju crijevne mikrobiote

Probiotici mogu proizvesti kratkolančane masne kiseline (SCFA) [98]. SCFA su organski nusproizvodi fermentacije. Oni se proizvode u lumenu crijeva kada se nesvarljivi ugljikohidrati nepotpuno razgrađuju u anaerobnom okruženju od strane crijevne mikrobiote. SCFA se uglavnom sastoje od acetata, butirata i propionata [99,100]. SCFA imaju vitalnu ulogu u regulaciji imunološkog sistema. Održavanje, struktura i proizvodnja crijevne sluzi zavise od crijevne mikrobiote i prehrane. Dijeta bogata vlaknima dovodi do proizvodnje SCFA od strane crijevne mikrobiote, što poboljšava proizvodnju sluzi i antimikrobnih peptida i veću ekspresiju TJ proteina. Ishrana sa nedostatkom vlakana dovodi do promjene mikrobiote crijeva, što dovodi do pada sloja sluzi i povećava osjetljivost na infekcije i kronične upalne bolesti [100]. SCFA su takođe signalni molekuli koji regulišu formiranje interleukina-18 vezivanjem za GPR41 i GPR43 receptore epitelnih ćelija creva i imunih ćelija [101]. Studija Silve et al. [102] su izvijestili da SCFA mogu imati direktan učinak na mozak podržavajući integritet krvno-moždane barijere (BBB), modulirajući neurotransmisiju, utječući na nivoe neurotrofnih faktora i promovirajući konsolidaciju pamćenja. Studija je objavila da SCFA butirat poboljšava funkciju crijevne barijere. Protein kinaza aktivirana adenozin monofosfatom (AMPK) nakon aktivacije olakšava sklapanje čvrstog spoja i reguliše metaboličke puteve u metabolizmu masnih kiselina i sintezi proteina [103]. MARS 500 je bio šestomjesečni zemaljski eksperiment koji je uključivao ispitivanje fekalija šest članova posade. Rezultati su pokazali stalne varijacije u relativnom obilju Faecalibacterium prausnitzii i Roseburia faecis koji proizvode butirat u mikrobioti crijeva svih članova posade. Ovo ukazuje na promjenu u proizvodnji SCFA i moguće posljedice za podržavanje uzajamnog odnosa mikrobiota-domaćin [7]. Lunarna palata 1 je još jedan eksperiment koji je izveden na zemlji. Tri člana posade su korišćena da testiraju koliko dobro radi Bioregenerativni sistem za održavanje života (BLSS). Konzumirali su prehranu bogatu vlaknima i pridržavali se fiksnog rasporeda koji je uključivao značajan ručni rad u kabini biljke. Rezultati su pokazali slične promjene u sastavu crijevne mikrobiote kod članova posade s velikom raznolikošću i brojem mikroorganizama Lachnospira, Faecalibacterium i Blautia. Ovo također propisuje da prehrana bogata vlaknima i način života mogu biti korisni za podršku zdrave crijevne mikrobiote [32].

3.2. Studije mikrogravitacije/simulirane mikrogravitacije na probioticima

Da bi probiotik bio efikasan, treba da ima neke specifične karakteristike. Neki od njih su stabilnost na kiselinu i žuč, prianjanje na ljudske crijevne stanice, antagonizam protiv enteričnih patogena i proizvodnja antimikrobnih supstanci. Međutim, ove karakteristike se mogu promijeniti na osnovu faktora okoline i mikrogravitacije. Provedeno je nekoliko studija kako bi se testirali probiotici in vitro i in vivo kako bi se razumjela njihova potencijalna zdravstvena korist i sigurnost za zdravlje astronauta tokom svemirskog leta. Neke od ovih studija sumiramo u sljedećim paragrafima. Studija koju su sproveli Shao et al. [104] da istraže uticaj simuliranih uslova mikrogravitacije na Lactobacillus acidophilus otkrili su značajan efekat na neke biološke aktivnosti i karakteristike. Ključni nalazi su (1) nema značajnih promjena u morfologiji L. acidophilus, (2) skraćena lag faza, (3) povećana stopa rasta, (4) povećana tolerancija na kiseline (pH 2,5) uz otpornost na žuč, (5) smanjena osjetljivost na natrijum penicilin, cefaleksin i sumpor gentamicin, (6) nema značajne promjene u adhezionoj sposobnosti L. acidophilus i (7) povećana antimikrobna aktivnost protiv S. aureus i S. Typhimurium. Ove promjene uzrokovane simuliranom mikrogravitacijom (SMG) na probioticima L. acidophilus mogu biti korisne za astronaute tokom svemirskog leta. Ovi probiotici mogu tolerisati stresna stanja i opstati duže u GI traktu. Budući da nema promjene u njegovoj sposobnosti prianjanja, može pomoći u održavanju funkcije crijevne epitelne barijere i spriječiti ulazak patogena [103]. U drugoj studiji, Senatore et al. [105] ispitivali su Lactobacillus reuteri na njegov metabolizam i ekspresiju gena u uslovima SMG. Nisu pronašli promjene u rastu bakterija, veličini i obliku ćelije u odnosu na kontrolu. S druge strane, uočena je povećana tolerancija na GI prolaz i pojačana proizvodnja bioaktivnog jedinjenja reuterina [32]. Liofilizirani soj Lactobacillus casei Shirota capsule (LcS) testiran je na stabilnost na ISS-u mjesec dana. LcS kapsule iz svemirskih letova nisu se razlikovale u genetskim profilima, obrascima rasta, fermentaciji ugljikohidrata, reaktivnosti na LcS-specifična antitijela i sposobnosti induciranja citokina u odnosu na kontrolne uzorke čuvane u zemaljskoj laboratoriji. Pokazalo se da LcS poboljšava urođeni imunitet i balansira crijevnu mikrobiotu i može se koristiti za borbu protiv imunoloških problema povezanih sa svemirskim letovima [6,44].

3.3. Rok trajanja i preživljavanje komercijalnih probiotika u simuliranom gastrointestinalnom traktu

Tri komercijalna probiotika, a to su Lactobacillus acidophilus soj DDS-1, Bifidobacterium longum soj BB536, i spore Bacillus subtilis soja HU58 testirani su na preživljavanje u uslovima koji se očekuju tokom 3-godišnjeg putovanja na Mars. Ispitani parametri su bili preživljavanje do: 1. Dugotrajnog skladištenja u ambijentalnim uslovima; 2. Simulirano galaktičko kosmičko zračenje i zračenje događaja solarnih čestica; 3. Izlaganje simuliranoj želučanoj tečnosti; 4. Izlaganje simuliranoj crijevnoj tečnosti. Prema studiji, izloženost zračenju je imala mali uticaj na ispitivane sojeve probiotika. Međutim, rok trajanja i stope preživljavanja tri soja značajno su se razlikovale tokom simulacije njihovog prolaska kroz gornji gastrointestinalni trakt. Prema nalazima, samo spore Bacillus subtilis mogle su preživjeti u svim uvjetima. Ovo sugerira da probiotici sastavljeni od bakterijskih spora mogu biti održiv izbor za dugotrajna putovanja čovjeka u svemir [106].

4. Zaključak

Za dugotrajna putovanja u svemir, ključni faktor je održavanje zdravlja astronauta. Zapažene su različite fiziološke promjene u zdravlju letačke posade, koje uključuju takve stvari kao što su promjene u crijevnom mikrobiomu što dovodi do izmijenjenog efekta MGB ose na mentalno zdravlje, infekcije genitourinarnog trakta, reaktivacija virusa, otpornost bakterija i promjene virulencije, smanjenje imuniteta i promjene imunološkog odgovora, kardiovaskularni problemi i razvoj raka zbog izlaganja zračenju. Ovaj pregled pokušava razumjeti moguću upotrebu probiotika, koji se mogu koristiti za rješavanje ovih zdravstvenih problema uzrokovanih svemirskim letovima. Održavanje mikrobioma crijeva važno je za dugotrajna putovanja u svemir, a mnoge bolesti su uzrokovane promjenama ili neravnotežama u crijevnom mikrobiomu. Zbog poznatih prednosti probiotika za mikrobiom crijeva i cjelokupno zdravlje, njihova upotreba kao dodatak ishrani ili kao dodatak hrani tokom svemirskih letova mogla bi biti obećavajuća alternativa za suzbijanje poremećaja i zdravstvenih posljedica koje doživljavaju svemirski putnici. Međutim, eksperimenti izvedeni na probioticima u simuliranim uslovima mikrogravitacije ne oponašaju u potpunosti dugotrajno putovanje svemirom. Potrebno je provesti više studija o probioticima kako bi se potvrdila njihova upotreba u svemiru, provjerila njihova efikasnost kao protumjera za gore navedene zdravstvene probleme i promijenila svojstva probiotika koja se mogu pojaviti tokom svemirskog leta.

Reference

1. Voorhies, AA; Mark Ott, C.; Mehta, S.; Pierson, DL; Crucian, BE; Feiveson, A.; Oubre, CM; Torralba, M.; Moncera, K.; Zhang, Y.; et al. Studija uticaja dugotrajnih svemirskih misija na Međunarodnoj svemirskoj stanici na mikrobiom astronauta. Sci. Rep. 2019, 9, 9911. [CrossRef] [PubMed]

2. Yim, J.; Cho, SW; Kim, B.; Park, S.; Han, YH; Seo, SW Transkripcijsko profiliranje probiotičkog soja Escherichia coli izdanja 1917 pod simuliranom mikrogravitacijom. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 2666. [CrossRef]

3. Urbaniak, C.; Reid, G. Potencijalni utjecaj mikrobiote i probiotika na žene tokom dugih svemirskih letova. Zdravlje žena 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. Konsenzus Međunarodnog naučnog udruženja za probiotike i prebiotike o obimu i odgovarajućoj upotrebi termina probiotik. 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. Učinci probiotičkog mliječnog proizvoda koji sadrži soj Lactobacillus casei Shirota na učestalost defekacije i crijevnu mikrofloru dobrovoljaca sa suboptimalnim zdravstvenim stanjem: randomizirana placebom kontrolirana unakrsna studija. Biosci. Microflora 2006, 25, 39–48. [CrossRef]

6. Sakai, T.; Moteki, Y.; Takahashi, T.; Šida, K.; Kiwaki, M.; Shimakawa, Y.; Matsui, A.; Chonan, O.; Morikawa, K.; Ohta, T.; et al. Probiotici u svemir: Procjena izvodljivosti inkapsuliranih liofiliziranih probiotika tokom jednomjesečnog skladištenja na Međunarodnoj svemirskoj stanici. 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. Vremenska dinamika mikrobiote crijeva kod ljudi koji dijele ograničeno okruženje, 520-dnevna zemaljska simulacija svemira, MARS500. Microbiome 2017, 5, 39. [CrossRef] [PubMed]

8. Zhang, T.; Li, Q.; Cheng, L.; Buch, H.; Zhang, F. Akkermansia muciniphila je probiotik koji obećava. 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 je protuupalna komenzalna bakterija identificirana analizom crijevne mikrobiote pacijenata s Crohnovom bolešću. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 2008, 105, 16731–16736. [CrossRef]

10. Gotova, I.; Dimitrov, Z.; Najdenski, H. Odabrani sojevi Lactobacillus bulgaricus i Streptococcus thermophilus iz bugarskog jogurta pokazuju značajan protuupalni potencijal. Acta Microbiol. Bulg 2017, 33, 137–142.

11. Dan, RL; Harper, AJ; Woods, RM; Davies, OG; Heaney, LM Probiotici: Trenutni krajolik i budući horizonti. Future Sci. OA 2019, 5, FSO391. [CrossRef] [PubMed]

12. Saraf, K.; Shashikanth, MC; Priy, T.; Sultana, N.; Chaitanya, NC Probiotici imaju ulogu u medicini i stomatologiji. J. Assoc. Physicians India 2010, 58, 488–490.

13. Douglas, G.; Voorhies, A. Odabir probiotičkih sojeva zasnovan na dokazima za promicanje zdravlja astronauta ili ublažavanje simptoma bolesti u dugotrajnim misijama svemirskih letova. Benef. Microbes 2017, 8, 727–737. [CrossRef] [PubMed]

14. Crucian, B.; Stowe, RP; Mehta, S.; Quiriarte, H.; Pierson, D.; Sams, C. Promjene u adaptivnom imunitetu opstaju tokom dugotrajnog svemirskog leta. 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. Učinci svemirskih letova na sastav i funkciju mikrobiote ljudskog crijeva. Gut Microbes 2020, 11, 807–819. [CrossRef]

16. O'Flaherty, S.; Klaenhammer, TR Uloga i potencijal probiotičkih bakterija u crijevima i komunikacija između crijevne mikroflore i crijeva/domaćina. 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. Molekularni dijalog između mikrobiote ljudskog crijeva i domaćina: Lactobacillus and Bifidobacterium perspective. Cell. Mol. Life Sci. 2014, 71, 183–203. [CrossRef]

18. Wall, R.; Cryan, JF; Ross, RP; Fitzgerald, GF; Dinan, TG; Stanton, C. Bakterijska neuroaktivna jedinjenja proizvedena od strane psihobiotika. Adv. Exp. Med. Biol. 2014, 817, 221–239.

19. Blaber, E.; Marçal, H.; Burns, BP Bioastronautics: Utjecaj mikrogravitacije na zdravlje astronauta. Astrobiology 2010, 10, 463–473. [CrossRef]

20. Crucian, B.; Babiak-Vazquez, A.; Johnston, S.; Pierson, DL; Ott, CM; Sams, C. Incidencija kliničkih simptoma tokom dugotrajnog orbitalnog svemirskog leta. 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. Studija NASA blizanaca Multidimenzionalna analiza jednogodišnjeg ljudskog svemirskog leta. Science 2019, 364, 6436. [CrossRef]

22. Siddiqui, R.; Qaisar, R.; Khan, NA; Alharbi, AM; Alfahemi, H.; Elmoselhi, A. Utjecaj mikrogravitacije na bakterijski sastav crijevne mikrobiote u modelu oslobađanja stražnjih udova. Život 2022, 12, 1865. [CrossRef] [PubMed]

23. Jiang, P.; Green, SJ; Chlipala, GE; Turek, FW; Vitaterna, MH Reproducibilne promjene u mikrobiomu crijeva sugeriraju promjenu u metabolizmu mikroba i domaćina tokom svemirskog leta. Microbiome 2019, 7, 113. [CrossRef] [PubMed]

24. Carabotti, M.; Scirocco, A.; Maselli, MA; Severi, C. Osa crijeva i mozga: Interakcije između enteričke mikrobiote, centralnog i enteričkog nervnog sistema. Ann. Gastroenterol. 2015, 28, 203–209. [PubMed]

25. Sajdel-Sulkowska, EM Poremećaj ose mikrobiota-creva-mozak (MGB) i mentalno zdravlje astronauta tokom dugotrajnog putovanja u svemir. In Handbook of the Cerebellum and Cerebellar Disorders; Manto, M., Gruol, D., Schmahmann, J., Koibuchi, N., Sillitoe, R., Eds.; Springer: Cham, Švicarska, 2019. [CrossRef]

26. Palinkas, LA Psihosocijalna pitanja u dugoročnom svemirskom letu: Pregled. Gravit. Space Biol. Bik. 2001, 14, 25–33.

27. Mallis, MM; DeRoshia, CW Cirkadijski ritmovi, san i performanse u svemiru. Aviat. Space Environ. Med. 2005, 76, B94–B107. [PubMed]

28. Oluwafemi, FA; Abdelbaki, R.; Lai, JCY; Mora-Almanza, JG; Afolayan, EM Pregled mentalnog zdravlja astronauta u misijama s ljudskom posadom: Potencijalne intervencije za izazove kognitivnog i mentalnog zdravlja. Life Sci. Space Res. 2021, 28, 26–31. [CrossRef]

29. Arone, A.; Ivaldi, T.; Loganovsky, K.; Palermo, S.; Parra, E.; Flamini, W.; Marazziti, D. Teret istraživanja svemira na mentalno zdravlje astronauta: narativni pregled. Clin. Neuropsihijatrija 2021, 18, 237. [PubMed]

30. Živi, P.; De Gennaro, L.; Ferlazzo, F. Spavanje u izolovanom, zatvorenom i ekstremnom (ICE): Pregled različitih faktora koji utiču na ljudski san u ICE. Front. Neurosci. 2020, 14, 851. [CrossRef]

31. Ma, T.; Jin, H.; Kwok, LY; Sun, Z.; Liong, MT; Zhang, H. Konzumacija probiotika ublažila je stres i simptome anksioznosti kod ljudi, vjerovatno modulacijom neuroaktivnog potencijala crijevne mikrobiote. Neurobiol. Stres 2021, 14, 100294. [CrossRef]

32. Hao, Z.; Li, L.; Fu, Y.; Liu, H. Utjecaj strukture ishrane i načina života regenerativnog sistema za održavanje života na mikrobiotu crijeva: 105-dnevna zemaljska svemirska simulacija u Lunarnoj palači 1. Okolina. Microbiol. 2018, 20, 3643–3656. [CrossRef] [PubMed]

33. Jones, JA; Jennings, R.; Pietryzk, R.; Ciftcioglu, N.; Stepaniak, P. Genitourinarni problemi tokom svemirskog leta: Pregled. Int. J. Impot. Res. 2005, 17 (Suppl. 1), S64–S67. [CrossRef] [PubMed]

34. Mishra, B.; Luderer, U. Reproduktivne opasnosti putovanja svemirom kod žena i muškaraca. Nat Rev Endocrinol. 2019, 15, 713–730, Erratum in Nat. Rev. Endocrinol. 2019, 15, 713–730. [CrossRef] [PubMed]

35. Sonnenfeld, G.; Shearer, WT Imunološka funkcija tokom svemirskog leta. Nutrition 2002, 18, 899–903. [CrossRef] [PubMed]

36. Rooney, BV; Crucian, BE; Pierson, DL; Laudenslager, ML; Mehta, SK Reaktivacija virusa herpesa kod astronauta tokom svemirskog leta i njegova primjena na Zemlji. Front. Microbiol. 2019, 10, 16. [CrossRef]

37. Zhang, B.; Bai, P.; Zhao, X.; Yu, Y.; Zhang, X.; Li, D.; Liu, C. Povećana stopa rasta i otpornost na amikacin Salmonella enteritidis nakon jednomjesečnog svemirskog leta na kineskom svemirskom brodu Shenzhou{2}}. MicrobiologyOpen 2019, 8, e00833. [CrossRef]

38. Tirumalai, MR; Karouia, F.; Tran, Q.; Stepanov, VG; Bruce, RJ; Ott, CM; Pierson, DL; Fox, GE Evaluacija stečene rezistencije na antibiotike kod Escherichia coli izložene dugotrajnoj mikrogravitaciji i pozadinskom izlaganju antibioticima modeliranoj niskim smicanjem. MBio 2019, 10, e02637-18. [CrossRef]

39. Morrison, MD; Thissen, JB; Karouia, F.; Mehta, S.; Urbaniak, C.; Venkateswaran, K.; Smith, DJ; Jain, C. Istraživanje promjena u mikrobiomu astronauta izazvanih svemirskim letovima. Front. Microbiol. 2021, 12, 659179. [CrossRef]

40. Turner, JR Funkcija barijere crijevne sluznice u zdravlju i bolesti. Nat. Rev. Immunol. 2009, 9, 799–809. [CrossRef]

42. Zyrek, AA; Cichon, C.; Helms, S.; Enders, C.; Sonnenborn, U.; Schmidt, MA Molekularni mehanizmi koji su u osnovi probiotičkih efekata Escherichia coli Nissle 1917 uključuju preraspodjelu ZO-2 i PKCζ što rezultira čvrstim spojem i popravkom epitelne barijere. Cell. Microbiol. 2007, 9, 804–816. [CrossRef]

42. Johnson-Henry, KC; Donato, KA; Shen-Tu, G.; Gordanpour, M.; Sherman, PM Lactobacillus rhamnosus soj GG sprječava enterohemoragične Escherichia coli O157:H{4}}indukovane promjene u funkciji epitelne barijere. Zaraziti. Immun. 2008, 76, 1340–1348. [CrossRef] [PubMed]

43. Alvarez, R.; Stork, Kalifornija; Sayoc-Becerra, A.; Marchelletta, RR; Prisk, GK; McCole, DF Simulirano okruženje mikrogravitacije uzrokuje trajni defekt u funkciji epitelne barijere. Sci. Rep. 2019, 9, 17531. [CrossRef] [PubMed]

44. Arrieta, MC; Bistritz, L.; Meddings, JB Promjene u crijevnoj permeabilnosti. Gut 2006, 55, 1512–1520. [CrossRef]

45. Lee, SH Regulacija intestinalne propusnosti čvrstim spojem: Implikacije na inflamatorne bolesti crijeva. Intest. Res. 2015, 13, 11. [CrossRef]

46. ​​Blair, SA; Kane, SV; Clayburgh, DR; Turner, JR Ekspresija i aktivnost epitelne kinaze lakog lanca miozina se pojačavaju kod inflamatorne bolesti crijeva. Lab. Investig. 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 Poboljšana ekspresija gena proteina čvrstog spoja putem MLCK puta u IPEC-1 ćelijama tokom infekcije enterotoksigenom Escherichia coli K88. Mediat. Inflamm. 2018, 2018, 6434910. [CrossRef] [PubMed]

48. Kaur, I.; Simons, ER; Castro, VA; Mark Ott, C.; Pierson, DL Promjene u funkcijama neutrofila kod astronauta. Brain Behav. Immun. 2004, 18, 443–450. [CrossRef]

49. Stowe, RP; Sams, CF; Pierson, DL Efekti trajanja misije na neuroimune odgovore kod astronauta. Aviat. Space Environ. Med. 2003, 74, 1281–1284.

50. Makedonas, G.; Mehta, S.; Choukèr, A.; Simpson, RJ; Marshall, G.; Orange, JS; Aunon-Chancellor, S.; Smith, SM; Zwart, SR; Stowe, RP; et al. Protokol specifičnih imunoloških protumjera za misije istraživanja dubokog svemira. Front. Immunol. 2019, 10, 2407. [CrossRef]

51. Buchheim, JI; Matzel, S.; Rykova, M.; Vasilieva, G.; Ponomarev, S.; Ničiporuk, I.; Hörl, M.; Moser, D.; Biere, K.; Feuerecker, M.; et al. Stresom povezan pomak ka upali kod kosmonauta nakon dugotrajnog svemirskog leta. Front. Physiol. 2019, 10, 85. [CrossRef]

52. Akiyama, T.; Horie, K.; Hinoi, E.; Hiraiwa, M.; Kato, A.; Maekawa, Y.; Takahashi, A.; Furukawa, S. Kako svemirski letovi utiču na stečeni imuni sistem? npj Microgravity 2020, 6, 14. [CrossRef]

53. Kaur, I.; Simons, ER; Castro, VA; Ott, CM; Pierson, DL Promjene u funkcijama monocita astronauta. Brain Behav. Immun. 2005, 19, 547–554. [CrossRef] [PubMed]

54. Voss, EW Produžena bestežinska stanja i humoralni imunitet. Science 1984, 225, 214–215. [CrossRef] [PubMed]

56. Mills, PJ; Meck, JV; Waters, WW; D'Aunno, D.; Ziegler, MG Periferne subpopulacije leukocita i nivoi kateholamina u astronauta kao funkcija trajanja misije. Psihosom. Med. 2001, 63, 886–890. [CrossRef] [PubMed]

56. Stowe, RP; Sams, CF; Mehta, SK; Kaur, I.; Jones, ML; Feeback, DL; Pierson, DL Podgrupe leukocita i funkcija neutrofila nakon kratkotrajnog svemirskog leta. J. Leukoc. Biol. 1999, 65, 179–186. [CrossRef]

57. Guell, A.; Braak, L. Sindrom kardiovaskularnog dekondicioniranja tokom svemirskih letova. Ann. Cardiol. D'angéiol. Paris 1989, 38, 499–502.

58. Tang, H.; Rising, HH; Majji, M.; Brown, RD Dugoročna svemirska ishrana: Pregled obima. Nutrients 2021, 14, 194. [CrossRef]

59. Caiani, EG; Martin-Yebra, A.; Landreani, F.; Bolea, J.; Laguna, P.; Vaïda, P. bestežinsko stanje i poremećaji srčanog ritma: trenutna saznanja iz studija svemirskih letova i odmora u krevetu. Front. Astron. Space Sci. 2016, 3, 27. [CrossRef]

60. Jian, Y.; Zhang, D.; Liu, M.; Wang, Y.; Xu, Z.-X. Utjecaj mikrobiote crijeva na enteritis izazvan zračenjem. Front. Cell. Zaraziti. Microbiol. 2021, 11, 586392. [CrossRef]

62. Tesei, D.; Jewczynko, A.; Lynch, A.; Urbaniak, C. Razumijevanje složenosti i promjena mikrobioma astronauta za uspješne dugotrajne svemirske misije. Život 2022, 12, 495. [CrossRef]

62. Durante, M.; Cucinotta, FA Karcinogeneza teških jona i ljudsko istraživanje svemira. Nat. Rev. Cancer 2008, 8, 465–472. [CrossRef] [PubMed]

64. Stahn, AC; Werner, A.; Opatz, O.; Maggioni, MA; Steinach, M.; von Ahlefeld, VW; Moore, A.; Crucian, BE; Smith, SM; Zwart, SR; et al. Povećana temperatura tela astronauta tokom dugotrajnih svemirskih misija. Sci. Rep. 2017, 7, 16180. [CrossRef] [PubMed]

64. Kligler, B.; Cohrssen, A. Probiotici. 2008. Dostupno na internetu: www.aafp.org/afp (pristupljeno 25. januara 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. Oblikovanje budućnosti probiotika i prebiotika. Trends Microbiol. 2021, 29, 667–685. [CrossRef]

66. Shi, LH; Balakrishnan, K.; Thiagarajah, K.; Mohd Ismail, NI; Yin, OS Korisna svojstva probiotika. Trop. Life Sci. Res. 2016, 27, 73–90. [CrossRef]

67. Ulluwishewa, D.; Anderson, RC; McNabb, WC; Moughan, PJ; Wells, JM; Roy, NC Regulacija propusnosti uskih spojeva crijevnim bakterijama i komponentama ishrane. J. Nutr. 2011, 141, 769–776. [CrossRef] [PubMed]

68. Mack, DR; Ahrne, S.; Hyde, L.; Wei, S.; Hollingsworth, MA Ekstracelularna sekrecija mucina MUC3 slijedi adherenciju sojeva Lactobacillus na epitelne stanice crijeva in vitro. Gut 2003, 52, 827–833. [CrossRef]

69. Caballero-Franco, C.; Keller, K.; De Simone, C.; Chadee, K. VSL#3 probiotička formula inducira ekspresiju gena mucina i izlučivanje u epitelnim stanicama debelog crijeva. Am. J. Physiol.—Gastrointest. Fiziol jetre. 2007, 292, G315–G322. [CrossRef]

70. Otte, JM; Podolsky, DK Funkcionalna modulacija enterocita gram-pozitivnim i gram-negativnim mikroorganizmima. Am. J. Physiol.—Gastrointest. Fiziol jetre. 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. Komparativna genomska analiza Lactobacillus rhamnosus GG otkriva pili koji sadrži protein koji vezuje ljudsku sluz. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 2009, 106, 17193–17198. [CrossRef]

72. Mukai, T.; Kaneko, S.; Matsumoto, M.; Ohori, H. Vezivanje Bifidobacterium bifidum i Lactobacillus reuteri za ugljikohidratne dijelove intestinalnih glikolipida koje prepoznaje aglutinin kikirikija. Int. J. Food Microbiol. 2004, 90, 357–362. [CrossRef]

73. Tallon, R.; Arias, S.; Bressollier, P.; Urdaci, MC Adhezija Lactobacillus plantarum ovisi o soju i matriksu posredovana je proteinskim bakterijskim spojevima. J. Appl. Microbiol. 2007, 102, 442–451. [CrossRef] [PubMed]

74. Wilson, KH; Perini, F. Uloga konkurencije za nutrijente u supresiji Clostridium difficile mikroflorom debelog crijeva. Zaraziti. Immun. 1988, 56, 2610–2614. [CrossRef] [PubMed]

75. Dai, C.; Zheng, CQ; Jiang, M.; Ma, XY; Jiang, LJ Probiotici i sindrom iritabilnog crijeva. Svijet J. Gastroenterol. 2013, 19, 5973–5980. [CrossRef] [PubMed]

76. Toi, M.; Hirota, S.; Tomotaki, A.; Sato, N.; Hozumi, Y.; Anan, K.; Nagashima, T.; Tokuda, Y.; Masuda, N.; Ohsumi, S.; et al. Probiotički napitak sa izoflavonom soje za prevenciju raka dojke: studija slučaja-kontrole. Curr. Nutr. Food Sci. 2013, 9, 194–200. [CrossRef]

77. Buckley, ND; Champagne, CP; Masotti, AI; Wagar, LE; Tompkins, TA; Green-Johnson, JM Iskorištavanje strategija funkcionalne hrane za zdravstvene izazove putovanja u svemir—fermentirana soja za ishranu astronauta. Acta Astronaut. 2011, 68, 731–738. [CrossRef]

79. Rao, RK; Samak, G. Zaštita i vraćanje crijevne barijere probioticima: nutritivne i kliničke implikacije. Curr. Nutr. Food Sci. 2013, 9, 99–107. [CrossRef] [PubMed]

79. Galdeano, CM; Perdigón, G. Uloga održivosti probiotičkih sojeva u njihovoj perzistentnosti u crijevima i mukoznoj imunostistimulacija.J. Appl. Microbiol.2004, 97, 673–681. [CrossRef]