Studie van de invloed van ruimte-stressfactoren op de functie van CD4+ T- helpercellen

Inleiding: Sinds de eerste ruimtereis van de mens in 1961 zijn de limieten van de mens weer een stukje verlegd. Het werd mogelijk om mensen voor langere perioden de ruimte in te sturen en hier onderzoek uit te laten voeren. Door astronauten voor langere perioden ruimtemissies uit te laten voeren, worden ze echter constant blootgesteld aan verschillende stressfactoren. De belangrijkste hiervan zijn kosmische straling, verandering in zwaartekracht maar ook psychologische stress. Deze factoren hebben apart maar ook samen een impact op de werking van het lichaam, tijdens, maar ook na verblijf in de ruimte. Meer specifiek treedt er in het lichaam van de astronauten een disregulatie van het aangeboren- en verworven immuunsysteem op en wordt de homeostase ervan verstoord. Mede door deze verzwakking van het immuunsysteem zijn astronauten gevoeliger voor ziektes en krijgen ze last van latente virussen die op aarde niet vaak tot uiting komen. Doel en objectief: Het doel van het project was om de effecten van de 3 voornoemde ruimte-stressoren op de functie van cluster of differentiation 4+ (CD4+) T- helper cellen (Th-cellen) na te gaan aan de hand van een aantal in vitro testen. Deze CD4+ Th-cellen spelen een belangrijke rol in de werking van het verworven immuunsysteem. Wanneer er een bedreiging het lichaam binnentreedt zullen ze cytokines produceren waardoor er weer andere immuuncellen geactiveerd en gereguleerd worden. Via dit onderzoek kunnen de onderliggende mechanismen betreffende de verzwakking van het immuunsysteem in de ruimte beter bestudeerd worden. Het is eveneens een voorbereiding op verdere immunologische ruimtevaartexperimenten. Methoden: Allereerst werden er humane bloedstalen verzameld van gezonde donoren, niet van astronauten zelf. Op deze bloedstalen werd een CD4+ T-cel extractie uitgevoerd met de Easysep isolation kit, die gebaseerd is op een negatieve magnetische selectie. Om de cytokineproductie van de CD4+ T-cellen te stimuleren, werd er pokeweed mitogeen aan de celsuspensie toegevoegd. Na deze stappen volgde de simulatie van de ruimte-stressoren. Chronische stress werd gesimuleerd door cortisol, een hormoon gerelateerd aan stress, toe te voegen aan de celsuspensie en microzwaartekracht door het gebruik van een random positioning machine (RPM). Kosmische straling kon gesimuleerd worden door de cellen bloot te stellen aan X-rays, dit gebeurde in de stralingsdienst van het SCK CEN. Na blootstelling van de CD4+ T-cellen aan de verschillende ruimte-stressoren werd er een cytokineprofiel opgesteld. De geproduceerde cytokines werden gemeten met verschillende sandwich- Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assays (ELISA)-kits, specifiek gericht tegen vijf cytokines om de effecten van de ruimte-stressoren op de Th1/Th2 en Treg/ Th17 balans te achterhalen. Het tweede deel van het onderzoek omvatte een optimalisatie van RNA-extractie kits. RNA is een voorloper van de input voor een RT-qPCR, die gebruikt kan worden om een genexpressiemeting uit te voeren. In deze genexpressiestudie kan er gekeken wordt of er een down- of upregulatie optreedt van genen t.o.v. referentiegenen (met constante expressie). Resultaten: De gemiddelde hoeveelheid geproduceerde interleukine-2 (IL-2) bij de controlestalen lag op 255 pg/mL IL-2. De stalen bestraald met X-rays hadden een soortgelijk gemiddelde aan IL-2 productie. Na simulatie van microzwaartekracht en psychologische stress lag de gemiddelde productie IL-2 op 20 pg/mL, wat significant lager is als bij de rest van de stalen. Discussie: Er kan besloten worden dat microzwaartekracht en psychologische stress het grootste nadelige effect hebben op de functie van CD4+ Th-cellen. Het is opmerkelijk dat straling in de vorm van X-rays nagenoeg geen effect had op de functie van de CD4+ Th-cellen.