Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Межклеточное взаимодействие
Направление НПИ: 3. Человек в космосе
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Исследование межклеточных взаимодействий в условиях космического полета
Цель эксперимента:

Оценка цитотоксической активности изолированных лимфоцитов крови человека при совместном культивировании с культурой миелобластов линии К-562 в условиях микрогравитации.Исследование роли микрогравитации на частоту переноса и мобилизации плазмид у бактерий.

Описание эксперимента:

Наиболее существенным изменениям в условиях космического полета подвергается клеточный иммунитет человека, ответственность за который несут Т-лимфоциты. Снижение цитотоксической активности лимфоцитов – естественных киллеров было показано многими исследователями как после длительных космических полетов, так и после кратковременных экспедиций. Несмотря на интенсивно проводимые исследования системы естественной цитотоксичности, многие механизмы ее иммунорегуляторных и цитотоксических эффектов остаются во многом неясными. Исследование влияния микрогравитации на лимфоциты – естественные киллеры in vitro позволяет приблизиться к более глубокому пониманию процессов взаимодействия этих иммунокомпетентных клеток с клетками-мишенями и выяснению механизмов изменений в системе иммунитета, регистрируемых после космического полета. Для достижения поставленной цели эксперимента были сформулированы следующие задачи: разработать метод и бортовую укладку для определения цитотоксической активности лимфоцитов – естественных киллеров (ЕК) периферической крови человека применительно к условиям космического полета; определить влияние микрогравитации на цитотоксичность лимфоцитов – естественных киллеров in vitro при совместном культивировании с клетками К-562; изучить продукцию цитокинов суспензией иммунокомпетентных клеток при взаимодействии с клетками линии К-562 в условиях измененной гравитации.

Материалом для исследований служили культура лимфоцитов человека, выделенных из периферической крови, и суспензионная культура опухолевых миелобластов человека (К-562). Была разработана модификация метода исследования цитотоксической активности естественных киллеров с использованием культуры лимфоцитов человека и зафиксированных в 0,1% растворе формалина опухолевых миелобластов линии К-562, меченных 3Н-уридином. Показано, что она может быть использована для детального изучения эффектов микрогравитации на контактное взаимодействие лимфоцитов с клетками-мишенями в суспензионных клеточных культурах. Сначала производилось мечение клеток-мишеней 3Н-уридином. При совместном культивировании лимфоцитов с клетками К-562 происходит выход в среду продуктов деградации 3Н-РНК через поврежденную эффекторной клеткой мембрану клетки-мишени. В конце эксперимента при помощи жидкостного сцинтилляционного ?-счетчика проводился анализ количества недеградированной 3Н-РНК, оставшейся в осажденных на фильтры клетках К-562 после совместного культивирования с лимфоцитами и в контрольных образцах клеток К-562, находившихся в культуральной среде. Оценка жизнеспособности и изучение экспрессии главных поверхностных маркеров с целью определения субпопуляционного состава лимфоцитов лимфоцитов производились на проточном цитофлуориметре Epics XL (Beckman Coulter, США). Содержание интерлекинов TNF-?, IL-1?, IL-2, IL-4 и IL-6 в среде культивации после взаимодействия суспензии лимфоцитов и клеток-мишеней измеряли методом твердофазного иммуноферментного анализа. Статистическую обработку полученных результатов выполняли с помощью программ «Exel» и «Statistica 5.0». Достоверность уровня различия сравниваемых величин оценивали, используя непараметрические критерии Фридмана и Манна-Уитни.

Новизна эксперимента:

Впервые в условиях микрогравитации была проведена оценка функционального состояния лимфоцитов-естественных киллеров (ЕК), выделенных из периферической крови здоровых доноров.

Научная аппаратура:

Укладка ФИБРОБЛАСТ-1 в составе: 6 комплектов ФИБРОБЛАСТ-1, вкладыш ФИЛЬТРЫ, перчатки хирургические латексные, салфетки, пакеты для отходов, футляр. В состав комплекта ФИБРОБЛАСТ-1 входят шприц (Neutral S-Monovette), шприц (Neutral S-Monovette), фильтр-насадка для осаждения клеток, пробирка типа вакутейнер для сбора жидкого биологического материала, иглы (Luer N1), пакет секционный.

Холодильник КРИОГЕМ-03, предназначенный для культивирования клеток в течение 24 часов при температуре плюс 37 1оС и для хранения биологического материала после завершения эксперимента при температуре минус 21 1оС.

Транспортный контейнер КВ-03 (из состава комплекта ПЛАЗМА-03), предназначенный для доставки биологического материала на Землю при температуре минус 21 1оС.

Ожидаемые результаты:

Получение знаний о цитотоксической активности изолированных лимфоцитов крови человека, что позволит не только перейти к более глубокому пониманию некоторых процессов, лежащих в основе клеточных контактов в условиях невесомости, но и получить фактический материал, который может быть использован для целей биотехнологии в Космосе.

Полученные результаты:

Краткая справка

При изучении лимфоцитов – естественных киллеров - было показано, что процентное содержание этих клеток находилось в пределах физиологической нормы и составляло в среднем 15,7% от общего числа лимфоцитов. При этом индекс цитотоксичности в наземном контроле, выраженный в условных единицах, составлял в среднем 17,4 усл.ед. В условиях микрогравитации цитотоксическая активность лимфоцитов увеличивалась в среднем на 53,9%, и средний индекс цитотоксичности составлял 25,9 усл.ед. Не было выявлено достоверной корреляции между исходным уровнем цитотоксической активности ЕК и степенью повышения его в условиях микрогравитации. Таким образом, исследования показали, что фактор микрогравитации не оказывал угнетающего влияния на функцию лимфоцитов-ЕК, более того, в половине полетных экспериментов наблюдалось даже существенная активация функциональной активности ЕК.

Показано, что, несмотря на отсутствие существенных изменений субпопуляционного состава лимфоцитов обследуемого здорового донора в течение длительного периода, функциональная активность ЕК, а также продукция цитокинов суспензией лимфоцитов претерпевает значительные колебания. Характер данных изменений, возможно, носит адаптивный характер и позволяет поддерживать функциональную активность системы естественной цитотоксичности на постоянном уровне. Необходимо отметить разную степень выраженности эффекта активации цитотоксической активности в условиях микрогравитации у различных доноров. В ряде случаев отмечалось лишь незначительное повышение данного показателя от 2,5 до 25,8% у четырех обследуемых доноров. В то же время в остальных шести случаях наблюдалось довольно существенное повышение цитотоксического индекса в условиях космического полета по сравнению с наземным контролем (от 53,3% до 171,7%), что может свидетельствовать о весьма широких индивидуальных особенностях клеток – естественных киллеров различных доноров.

Полученные результаты показывают, что микрогравитация в полетных экспериментах, а также длительное изменение вектора гравитации в наземных исследованиях разнонаправлено влияют на продукцию цитокинов суспензией лимфоцитов. Приведенные данные не позволяют сделать однозначное заключение о влиянии микрогравитации на продукцию цитокинов суспензией лимфоцитов. Эта функция также индивидуальна для лимфоцитов различных доноров, причем абсолютное значение содержания TNF-?, IL-1? и IL-6 в среде культивирования после взаимодействия также колеблется в широких пределах, достигая двукратных различий. Что касается уровня IL-2 и IL-4 в среде после совместного культивирования лимфоцитов и клеток линии К-562, то данные цитокины содержались в культуральной среде в количествах, лежащих на пороге чувствительности используемого метода их определения, что не позволяет проанализировать влияние микрогравитации и ее модели на синтез данных цитокинов суспензией лимфоцитов.

Сроки проведения: Эксперимент был проведен в период смены экипажей на МКС-7 – МКС-12 в 2003-2006 гг.
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: ГНЦ РФ-ИМБП РАН
Организации участники: ФГУП ЦНИИмаш; РКК "Энергия" им. СП. Королёва; РГНИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина.
Научный руководитель: Ильин В.К., ИМБП РАН, д.м.н., проф.
Публикации по эксперименту:

Cell interactions in microgravity: cytotoxic effects of natural killer cells in vitro. Buravkova L.B., Rykova M.P., Grigorieva O.V., Andropova E.N. // Journal of Gravitational Physiology, 2004, Volume 11, №2, P-177-180.

Модификация метода изучения цитотоксической активности лимфоцитов-естественных киллеров для полетных экспериментов в космосе. Буравкова Л.Б., Рыкова M.П., Антропова E.Н., Григорьева O.В. // Авиакосмическая и экологическая медицина, 2005, №1, стр. 55-59.

Cytotoxic activity of NK lymphocytes in vitro under microgravity. Grigorieva O.V., Buravkova L.B., Rykova M.P. // Journal of Gravitational Physiology, 2005, Volume 12, №1, P-173-174.

Cell-to-cell interactions in changed gravity: ground-based and flight experiments. Buravkova L.B., Romanov Yu.A., Rykova M.P., Grigorieva O.V., Merzlikina N.V. // Acta Astronautica, 2005, Volume 12, P-67-74.

The effects of microgravity on the in vitro NK cell function during six International Space Station Missions). Buravkova L.B., Grigorieva О.V., Rykova M.P. // Bremen Microgravity Science and Technology, 2007, Volume 19, №2, P-45-47.

Цитотоксическая активность лимфоцитов-естественных киллеров in vitro в условиях микрогравитации. Буравкова Л.Б., Григорьева О.В., Рыкова М.П., Григорьев А.И.. Доклады Академии Наук, 2008. т.421, №1, с.128-130.

Взаимодействие культуры лимфоцитов человека и перевиваемой суспензионной культурой опухолевых миелобластов К-562 в условиях микрогравитации (Космический эксперимент «Межклеточное взаимодействие»). Буравкова Л.Б., Григорьева О.В., Рыкова М.П. Глава в монографию «Медико-биологические исследования на Российском сегменте МКС (2001-2008 г.г.)

Результаты КЭ также были доложены на:

6-ой международной научно-практической конференции «Пилотируемые полеты в космос». Звездный городок, 2005. (Результаты полетного эксперимента «Межклеточное взаимодействие» (МКС-7 – МКС-11). Буравкова Л.Б., Рыкова M.П., Григорьева O.В.)

Конференции молодых специалистов, аспирантов и студентов. Москва, 2005. (Изучение цитотоксической активности лимфоцитов-естественных киллеров в условиях измененной гравитации. Григорьева О. В.)

Конференции молодых специалистов, аспирантов и студентов, посвященной Дню космонавтики. Москва, 2004. (Использование проточной цитофлуориметрии для выявления изменений популяций лимфоцитов. Григорьева О. В.)

13-ой конференции «Космическая биология и авиакосмическая медицина», Москва, 2006. (Межклеточное взаимодействие иммунных клеток и клеток-мишеней in vitro в условиях микрогравитации (МКС-7 – МКС-12). Григорьева O.В., Рыкова M.П., Буравкова Л.Б.)

Science on European Soyuz Mission to the International Space Station (2001-2005), Toledo (Spain), 2006. (The effects of microgravity on interaction between human immune cells and target cells in vitro (flight experiments during ISS-7 – ISS-12 missions). Buravkova L.B., Grigorieva О.V., Rykova M.P.)

26th Annual International Gravitational Physiology Meeting, Cologne (Germany), 2005. (Cytotoxic activity of NK lymphocytes in vitro under microgravity. Grigorieva O.V., Buravkova L.B., Rykova M.P.)

55th International Astronautical Congress, Vankuver, Canada, 2004. (Cell-to-cell interactions in changed gravity: ground-based and flight experiments. Buravkova L.B., Romanov Yu.A., Grigorieva O.V., Rykova M.P.)

Последнее обновление: 15.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения