Un insetto Drosophila infettato da un fungo. Crediti: Deborah Kimbrell/UC Davis
Viaggiare nello spazio? Un’avventura indimenticabile, ma anche un rischio per il sistema immunitario. È il risultato di un gruppo di ricerca dell’Università Davis della California, che ha mostrato come la permanenza nello Space Shuttle della NASA abbia indebolito una funzione chiave del meccanismo di difesa immunitaria negli insetti Drosophila.
Questi insetti, forse i più studiati negli esperimenti di genetica e biologia evolutiva, condividono alcuni tratti fondamentali del sistema immunitario con diversi mammiferi, come il topo e persino l’uomo. E così sono stati i candidati ideali per verificare l’ipotesi che volare nello spazio influenzi la risposta immunitaria.
Grazie ad alcuni fondi ricevuti dalla NASA, i ricercatori hanno fatto partire alcune uova di Drosophila a bordo dello Space Shuttle Discovery, in una missione di 12 giorni. Gli insetti impiegano circa 10 giorni a svilupparsi in adulti: una volta tornati sulla Terra gli scienziati della Davis, guidati dalla ricercatrice del Dipartimento di Biologia Cellulare e Molecolare Deborah Kimbrell, hanno potuto osservare gli effetti della microgravità applicati su un arco di tempo sufficiente.
In particolare, hanno studiato la risposta immunitaria delle Drosophila a due infezioni: un fungo, che di solito gli insetti combattono attraverso un canale mediato dai recettori di tipo Toll (una classe di recettori implicati soprattutto nell’immunità innata), e un batterio a cui invece gli insetti resistono grazie a un gene chiamato IMD (immunodeficienza).
Sia i recettori Toll che gli IMD hanno la loro controparte negli uomini e negli altri mammiferi, e così la scelta di osservare queste particolari reazioni immunitarie era particolarmente indicata.
L’analisi degli insetti cresciuti nello spazio ha rilevato che mentre la risposta attraverso il canale IMD era adeguata, i canali Toll risultavano “non funzionali”. Ma non solo: durante alcuni esperimenti svolti sulla Terra in condizioni di ipergravità (l’opposto di ciò che avviene nello spazio), la resistenza degli insetti al fungo risultava addirittura migliorata, e quindi il i recettori Toll funzionavano meglio che in condizioni normali.
E così sembra proprio che un legame tra gravità e resistenza immunitaria ci sia: un’informazione decisamente importante per gli astronauti, la cui permanenza prolungata nelle navicelle spaziali potrebbe avere conseguenze negative per la salute.
Ma perché la microgravità danneggia il sistema immunitario? Kimbrell e il suo gruppo per ora hanno sviluppato due ipotesi. Prima: lo stress psicologico. Gli insetti spaziali hanno infatti mostrato un’elevata espressione di geni per la proteina HSP, prodotte in condizioni di calore come risposta appunto allo stress psicologico. Seconda possibilità: la microgravità interferisce con le proteine fuori dalle cellule della Drosophila in una zona particolarmente importante per i canali Toll, che a differenza di quelli IMD risulterebbero danneggiati.
Per saperne di più:
- Leggi lo studio “Toll Mediated Infection Response Is Altered by Gravity and Spaceflight in Drosophila” di K. Taylor et al. su PLOS ONE.