فلوسایتومتری در پایش اختلالات ایمنی پس از پرواز فضایی

فهرست مطالب نمایش

مقدمه‌ای بر فلوسایتومتری در پایش اختلالات ایمنی پس از پرواز فضایی

در طول تاریخ مدرن، نشان داده شده است که فضانوردان در پروازهای فضایی مکرر عفونت‌های باکتریایی و ویروسی را تجربه می‌کنند. بنابراین، فلوسایتومتری در مطالعات متعددی برای توضیح اینکه چگونه تغییرات خاص در جمعیت سلول‌های ایمنی ممکن است مسئول این اختلال عملکرد ایمنی باشد، استفاده شده است.

مروری بر فلوسایتومتری

فلوسایتومتری (FC) یک تکنیک تحلیلی گسترده است که معمولاً با طول موج های 488، 642، 532 یا 405 نانومتر (nm)، از لیزر برای اسکن و ارزیابی سلول‌های معلق و سایر انواع ذرات استفاده می‌کند. به طور معمول، آنتی‌بادی‌های فلورسنت و/یا رنگ‌ها برای درمان نمونه‌های سلولی استفاده می‌شوند و امکان شناسایی و جداسازی سلول‌های برچسب‌گذاری شده با پروتئین‌های سطحی خاص، نشانگرهای داخل سلولی یا سایر اهداف سلولی را فراهم می‌کنند.

هنگامی که فلوسایتومتری برای تجزیه و تحلیل خون استفاده می شود، معمولاً چندین مرحله رنگ آمیزی مختلف مورد نیاز است که شامل جداسازی گلبول‌های سفید (WBC)، لیز گلبول قرمز (RBC) و تثبیت نمونه می‌شود. در حالی که آنالیزهای بالینی خون اغلب از ابزارهای تخصصی هماتولوژی برای بدست آوردن شمارش کامل خون (CBC) استفاده می‌کنند، فلوسایتومتری برای تجزیه و تحلیل کشت سلولی می‌تواند برای اندازه گیری سطوح مختلف عملکرد سلول‌های ایمنی استفاده شود.

نحوه عملکرد سیستم ایمنی

هر گونه پاسخ ایمنی توسط انواع متعددی از سلول‌ها حاصل می‌شود که جز سیستم ایمنی هستند و برای محافظت از موجود زنده در برابر پاتوژن‌های بالقوه مضر مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها عمل می‌کنند.

اولین خط دفاعی توسط ترکیب فیزیکی و شیمیایی موانعی مانند پوست و مخاط و آنزیم‌ها و مواد شیمیایی اسیدی که آنها را تشکیل می‌دهند فراهم می‌شود. در مقایسه، خط دوم دفاعی، که به عنوان سیستم ایمنی ذاتی شناخته می‌شود، از سلول‌های ایمنی به نام فاگوسیت‌ها تشکیل شده است که در بافت‌های مختلف بدن وجود دارند و در درجه اول برای از بین بردن گونه‌های بیماری زا از بدن عمل می‌کنند.

اختلال در تنظیم ایمنی با پرواز فضایی

از زمان اولین ماموریت آپولو در سال 1969، بیش از 50 درصد فضانوردانی که به فضا سفر می‌کنند، از نوعی عفونت باکتریایی یا ویروسی رنج می‌برند. تعداد بی‌شماری از عوامل مؤثر در پاسخ‌های ایمنی غیراختصاصی، که شامل استرس و قرار گرفتن در معرض تشعشعات است، در ایجاد این پدیده نقش دارند.

نظارت بر تغییرات در عملکرد سیستم ایمنی

چندین تکنیک مختلف فلوسایتومتری برای تعیین هرگونه تفاوتی که ممکن است در اندازه گیری سلول‌های ایمنی فضانوردان قبل، در حین و بلافاصله پس از پرواز فضایی وجود داشته باشد، استفاده شده است. ثابت شده است که فلوسایتومتری یک تکنیک تحلیلی ایده آل برای این نوع مطالعات است زیرا انجام آن توسط یک کاربر آگاه آسان است و نتایج آن قابل اعتماد و کاربردی است.

یکی از رایج ترین کاربردهای فلوسایتومتری برای مطالعات پرواز فضایی، اندازه گیری توزیع جمعیت سلول‌های لکوسیت خون محیطی است. به طور معمول، تغییر در توزیع لکوسیت‌ها می‌تواند از نظر بالینی قابل توجه باشد. برای مثال، افزایش این سطوح می‌تواند بازتاب فعال‌سازی، گسترش و/یا تکثیر سیستم ایمنی باشد، در حالی که کاهش می‌تواند منعکس‌کننده مهاجرت سلول‌های ایمنی به خارج از خون و/یا محلی‌سازی (لوکالیزه) این سلول‌ها به مکان‌های مشخص التهاب باشد.

تا به امروز، فلوروکروم‌های فلوسایتومتری و قابلیت‌های تکنیک فلوسایتومتری به طور قابل‌توجهی گسترش یافته و طیف گسترده‌ای از زیرمجموعه‌های سلول ایمنی را شامل می‌شود که برخی از آنها شامل گرانولوسیت‌ها، لنفوسیت‌ها، مونوسیت‌ها، سلول‌های عملکردی سیتوتوکسیک مانند CD8+ و نشانگرهای متعدد سلول خاطره T مانند CD3 ، CD8، CD45RA، CD62L و CD11a، می‌شوند.

پیشرفت‌های اخیر به محققان این امکان را داده است که اکنون از فلوسایتومتری برای شناسایی زیرگروه‌های لکوسیتی ظریف‌تر مانند سلول‌های B، سلول‌های NK و مونوسیت‌ها استفاده کنند که هر کدام با اثرات بالینی مهم خود مرتبط هستند.

برنامه‌های کاربردی پرواز فضایی

برخی از اولین کاربردهای فلوسیتومتری برای نظارت بر ایمنی پروازهای فضایی در سال 1999 رخ داد، زمانی که گروهی از محققان تغییرات در WBC و سطوح گرانولوسیت فضانوردان را پس از مأموریت شاتل فضایی اندازه‌گیری کردند. ، فضانوردان بلافاصله پس از فرود، بطور قابل توجهی سطح بالاتری از هر دو جمعیت سلولی ایمنی داشتند، که فرض بر این بود که نتیجه استرس ورود مجدد است.

مطالعه دیگری بر روی گروهی از فضانوردان شاتل فضایی برای تعیین اثراتی که مدت زمان‌های مختلف ماموریت بر روی سیستم ایمنی آنها می‌گذارد، انجام شد. در این مطالعه، WBC، گرانولوسیت، مونوسیت، سلول B و سلول های T CD4+ به طور قابل توجهی پس از پرواز افزایش یافتند، در حالی که سلول های NK پایین‌تر بودند.

هنگام مقایسه تأثیر دوره‌های مختلف ماموریت بر این سطوح، محققان دریافتند که فضانوردان در مأموریت‌های 1 هفته‌ای تغییرات واضح‌تری در سطح سلول‌های ایمنی خود در مقایسه با مأموریت‌های 2 هفته‌ای نشان دادند. چندین مطالعه دیگر نیز بررسی کرده‌اند که چگونه تغییرات در سطوح سایتوکاین‌های درون سلولی ممکن است در نتیجه پرواز فضایی باشد.

برای این منظور، مطالعه‌ای در سال 2008 نشان داد که هر دو IFNγ و IL-2 از سلول‌هایCD4+ T و CD8+ در فضانوردان شاتل و ایستگاه فضایی بین‌المللی پس از فرود به طور قابل توجهی در مقایسه با گروه کنترل کمتر بودند. مطالعه مشابه دیگری نشان داد که تولید داخل سلولی IL-6 و IL-8 در مونوسیت ها پس از پرواز کاهش یافته است، در حالی که سطوح IL-1β و IL-1ra افزایش یافته است.

نتیجه

فلوسایتومتری تطبیق پذیری خود را برای نظارت و تعیین کمیت اختلالات ایمنی در فضانوردان در طول فرآیند پرواز فضایی نشان داده است. با درک نحوه واکنش سیستم ایمنی به پروازهای فضایی، سازمان های ملی مانند سازمان ملی هوا و فضا (ناسا) در ایالات متحده می‌توانند آمادگی بیشتری برای کاهش خطرات بالینی برای فضانوردان و سایر اعضای خدمه در طول پرواز فضایی داشته باشند.

همچنین بخوانید: