हम यह निर्धारित करने के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी इमेजिंग का उपयोग करके एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं कि क्या अंतरिक्ष उड़ान ने नेत्र संरचनाओं पर नुकसान को प्रेरित किया है। प्रोटोकॉल पूर्व वीवो कृंतक नेत्र संरचनाओं के माइक्रो-सीटी-व्युत्पन्न माप को दिखाता है। हम नेत्र क्षति का मूल्यांकन करने के लिए एक गैर विनाशकारी त्रिआयामी तकनीक का उपयोग करके अंतरिक्ष उड़ान के बाद नेत्र रूपात्मक परिवर्तनों का आकलन करने की क्षमता प्रदर्शित करते हैं।
रिपोर्टों से पता चलता है कि एक अंतरिक्ष उड़ान वातावरण के लिए लंबे समय तक जोखिम के दौरान और एक अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस) मिशन के बाद अंतरिक्ष यात्रियों में morphologic और कार्यात्मक नेत्र परिवर्तन पैदा करता है । हालांकि, इन अंतरिक्ष उड़ान प्रेरित परिवर्तनों के अंतर्निहित तंत्र वर्तमान में अज्ञात हैं । वर्तमान अध्ययन का उद्देश्य माइक्रो-सीटी इमेजिंग का उपयोग करके माउस रेटिना, रेटिना पिगमेंट एपिथेलियम (आरपीई), कोरॉयड और स्क्लेरा परत की मोटाई का मूल्यांकन करके नेत्र संरचनाओं पर अंतरिक्ष उड़ान पर्यावरण के प्रभाव को निर्धारित करना था। दस सप्ताह पुराने C57BL/6 पुरुष चूहों एक ३५ दिन के मिशन के लिए आईएसएस पर सवार रखे गए थे और फिर ऊतक विश्लेषण के लिए जीवित पृथ्वी पर लौट आए । तुलना के लिए, पृथ्वी पर ग्राउंड कंट्रोल (जीसी) चूहों को समान पर्यावरणीय स्थितियों और हार्डवेयर में बनाए रखा गया था। ऑकुलर ऊतक नमूनों को छपडाउन के बाद 38 (±4) घंटे के भीतर माइक्रो-सीटी विश्लेषण के लिए एकत्र किया गया था। रेटिना के क्रॉस-सेक्शन, आरपीई, कोरॉइड और फिक्स्ड आई की स्क्लेरा लेयर की छवियों को माइक्रो-सीटी इमेजिंग अधिग्रहण विधि का उपयोग करके एक अक्षीय और सगितीय दृश्य में दर्ज किया गया था। माइक्रो सीटी विश्लेषण से पता चला है कि रेटिना, आरपीई, और कोरॉयड परत मोटाई के पार अनुभाग क्षेत्रों जीसी की तुलना में अंतरिक्ष उड़ान नमूनों में बदल रहे थे, अंतरिक्ष उड़ान नमूनों के साथ काफी पतले पार वर्गों और नियंत्रण की तुलना में परतों दिखा । इस अध्ययन के निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि माइक्रो-सीटी मूल्यांकन नेत्र संरचना में परिवर्तन की विशेषता के लिए एक संवेदनशील और विश्वसनीय तरीका है । इन परिणामों से वैश्विक नेत्र संरचनाओं पर पर्यावरणीय तनाव के प्रभाव की समझ में सुधार होने की उम्मीद है ।
अंतरिक्ष उड़ान के माइक्रोग्रैविटी वातावरण में, तरल पदार्थ के बदलाव के कारण बढ़े हुए इंट्राक्रैनियल दबाव (आईसीपी) ने अंतरिक्ष उड़ान से जुड़े न्यूरो-ऑकुलर सिंड्रोम (SANS),1,2,3,,4, 5में योगदान दिया हो सकता है।,,5 दरअसल, नासा ट्विन्स स्टडी 7 के स्पेसफ्लाइट विषय सहित एक अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस) मिशन 6 केदौरानऔर बाद में40%से अधिक अंतरिक्ष यात्रियों ने बिना का अनुभव किया है। संस के वर्तमान रोगविज्ञान में शारीरिक परिवर्तन जैसे ऑप्टिक डिस्क एडेमा, ग्लोब सपाट, कोरॉयड और रेटिना सिलवटों, हाइपरओपिक अपवर्तक त्रुटि बदलाव, और तंत्रिका फाइबर परत इनफार्ट (यानी, कपास ऊन धब्बे) शामिल हैं और अच्छी तरह से5, 8,8दस्तावेज हैं। हालांकि, परिवर्तन और नुकसान के विकास में योगदान कारकों के अंतर्निहित तंत्र अस्पष्ट हैं । संस की बेहतर समझ रखने के लिए, रेटिना संरचना और कार्य में अंतरिक्ष उड़ान से जुड़े परिवर्तनों की विशेषता के लिए पशु मॉडल उपलब्ध हैं।
एक ही जानवरों पर पिछली जांच में, हमने माउस रेटिना पर 35 दिनों की अंतरिक्ष उड़ान के प्रभाव की सूचना दी। परिणाम स्पष्ट करते हैं कि अंतरिक्ष उड़ान रेटिना और रेटिना वैक्यूलेचर में महत्वपूर्ण क्षति को प्रेरित करती है, और सेल की मृत्यु, सूजन और मेटाबोलिक तनाव से जुड़े कुछ प्रोटीन/रास्ते को अंतरिक्ष उड़ान9के बाद काफी बदल दिया गया था।
वर्तमान में, रोग विकास और प्रगति की निगरानी के लिए विभिन्न प्रकार की नॉनइनवेसिव इमेजिंग तकनीकें स्थापित की गई हैं, साथ ही विभिन्न पर्यावरणीय तनावों के लिए शारीरिक प्रतिक्रियाएं भी हैं, जो छोटे कृंतक मॉडलों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। इन तकनीकों में से एक माइक्रो-सीटी है, जो शारीरिक संरचनाओं और रोग प्रक्रियाओं का मूल्यांकन करता है, और चूहों10के रूप में छोटे जीवों पर सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।
माइक्रो-सीटी एक सूक्ष्म आकार के संकल्प को प्राप्त कर सकता है, और यह उचित विपरीत एजेंट10, 11, 12, 13, 14,11,12,13के अलावा नरम ऊतकों के वॉल्यूमेट्रिक विश्लेषण के लिए उच्च विपरीत प्रदान करसकता14है। माइक्रो-सीटी तकनीक सकल शरीर रचना विज्ञान, प्रकाश माइक्रोस्कोपी और हिस्टोलॉजी परीक्षा जैसे पारंपरिक तरीकों की तुलना में लाभप्रद है, क्योंकि यह नमूनों के ज्यामितीय प्रोफ़ाइल को शारीरिक क्षति को कम करता है और संरचनाओं के बीच स्थानिक संबंध को नहीं बदलता है। इसके अलावा, संरचनाओं के त्रि-आयामी (3 डी) मॉडल को माइक्रो-सीटी छवियों12, 14,14से पुनर्निर्मित किया जा सकता है। आज तक, अंतरिक्ष पर्यावरण के संपर्क में आने के बाद दृष्टि हानि दिखाने वाले सबूतों के बावजूद, रेटिना संरचना और कार्य में अंतरिक्ष उड़ान से जुड़े परिवर्तनों की बेहतर समझ के लिए पशु मॉडलों में कुछ डेटा उपलब्ध हैं। वर्तमान अध्ययन में, चूहों को आईएसएस पर सवार ३५ दिन के मिशन पर भेजा गया था ताकि रेटिना, आरपीई और माइक्रो-सीटी का उपयोग करके कोरॉइड परतों की सूक्ष्म संरचना की मात्रा निर्धारित करके नेत्र ऊतक संरचनाओं पर अंतरिक्ष उड़ान पर्यावरण के प्रभाव का निर्धारण किया जा सके ।
इस अध्ययन के परिणामों से पता चला है कि जीसी समूहों की तुलना में माइक्रो-सीटी तकनीक का उपयोग करके अंतरिक्ष उड़ान माउस आंख में संरचनात्मक परिवर्तन थे, विशेष रूप से रेटिना, आरपीई और आंख की कोरॉयड परतों की, जैसा कि उनकी घटी मोटाई का सबूत है। माइक्रो सीटी हेरफेर के लिए कोई ज़रूरत नहीं के साथ परिवर्तन की विशेषता के लिए एक कुशल और गैर विनाशकारी तकनीक प्रदान करता है । पीएमए धुंधला के उपयोग ने पुनर्निर्माण के बाद सफलतापूर्वक स्पष्ट 3 डी टोमोग्राफिक छवियों को प्राप्त करने के लिए माइक्रो-सीटी छवियों की गुणवत्ता को बढ़ाया, नमूने की संरचना को शारीरिक रूप से बदलने के लिए किसी भी आवश्यकता को पूर्वगामी। इन छवियों का एक अतिरिक्त लाभ यह है कि वे ब्याज के पूरे क्षेत्र को डिजिटल रूप से प्रदर्शित करते हैं, जिससे पहुंच में वृद्धि होती है और साथ ही निष्कर्षों की प्रजनन क्षमता भी बढ़ती है। इस अध्ययन के दौरान उत्पादित माइक्रो-सीटी छवियों के माध्यम से, लक्षित नमूने ने प्रत्येक परत की मोटाई के निर्धारण के लिए रेटिना, आरपीई, कोरॉयड और स्क्लेरा परत जैसी कई संरचनाओं का भेदभाव दिखाया।
प्रोटोकॉल के भीतर एक महत्वपूर्ण कदम उनके आकार और बनावट के कारण नमूनों में हेरफेर है। नमूने की हैंडलिंग तैयारी के दौरान नमूने पर दबाव डाले बिना सावधानी से किया जाना चाहिए। माइक्रो सीटी कुछ सीमाएं हैं: संकल्प और मापदंडों के लिए मानकीकृत मूल्यों की कमी । स्कैनिंग के दौरान, विभिन्न माइक्रो-सीटी स्कैनर में विविध छवि प्रसंस्करण एल्गोरिदम हो सकते हैं; अभी तक एक ग्रेस्केल के लिए अंशांकन किसी भी समस्या को दूर करने के लिए पीछा किया जा सकता है । स्कैनिंग के बाद, छवियों का पुनर्निर्माण ऊतक और विश्लेषण पर आधारित होना चाहिए जो किया जाएगा। यह महत्वपूर्ण हो सकता है क्योंकि छवि की गुणवत्ता टोमोग्राफिक सिस्टम, सेटिंग्स, नमूना आकार के साथ-साथ तैयारी के तरीकों16,,17पर निर्भर करती है।
कई प्रकार के सामान्य और रोगविज्ञानी ऊतकों का अध्ययन करने में इसके सफल अनुप्रयोग के कारण, अन्य विश्लेषणों के लिए वॉल्यूमेट्रिक डेटा संकलित करने के लिए भविष्य के शोध में माइक्रो-सीटी इमेजिंग क्षमताओं का उपयोग किया जाना चाहिए। इस प्रकार, वर्तमान अध्ययन के उद्देश्य के आधार पर, द्वि-आयामी मापों का उपयोग करना स्वीकार्य था, लेकिन सकल 3 डी संरचना का विभाजन पूरे नमूने की सटीक रूपरेखा प्रदान करने के लिए भी फायदेमंद हो सकता है। यहां तक कि एक गैर विनाशकारी तकनीक के सभी फायदों के साथ, माइक्रो सीटी इम्यूनोहिस्टोकेमिस्ट्री जैसे अन्य तरीकों की जगह नहीं लेगा, लेकिन वांछित होने पर बाद के हिस्टोलॉजी विश्लेषणों को पूरक और अनुमति देगा।
एक लंबे समय तक अंतरिक्ष उड़ान की स्थिति अंतरिक्ष यात्रियों में संयुक्त राष्ट्र के रूप में परिभाषित अंतरिक्ष मिशन के दौरान और बाद में संरचनात्मक और कार्यात्मक नेत्र परिवर्तन की एक श्रृंखला पैदा करती है । निष्कर्षों में हाइपरओपिक बदलाव, ग्लोब सपाट, कोरोइडल/रेटिना सिलवटों, और कपास ऊन के धब्बे19शामिल हैं । अंतरिक्ष यात्रियों के ऑप्टिकल जुटना टोमोग्राफी (OCT) रेटिना तंत्रिका फाइबर परत मोटा, रेटिना और कोरोइडल परत के पतले इस पशु माइक्रो सीटी अध्ययन में प्रलेखित किया गया था की खोज के विपरीत । ये परिणाम अप्रत्याशित थे । यह विसंगति भ्रामक कारकों के कारण हो सकती है । चूहों में मानव की तुलना में सीमित सिफलाड द्रव बदलाव होता है। तरल पदार्थ बदलाव की इस कमी गुरुत्वाकर्षण परिवर्तन के लिए अलग प्रतिक्रियाएं पैदा हो सकती है । दूसरे, चूहों को छप के बाद ३८ घंटे के भीतर विच्छेदित कर दिया गया था, और फिर से अनुकूलन के लिए एक तीव्र प्रतिक्रिया रेटिना और कोरॉइड में रूपात्मक परिवर्तनों में भी योगदान दे सकती है । इस संभावना की पुष्टि के लिए मिशन के बाद अंतरिक्ष उड़ान और लंबी अवधि के दौरान और माप की आवश्यकता होती है।
इस अध्ययन के परिणामों से संकेत मिलता है कि अंतरिक्ष उड़ान की स्थिति, विशेष रूप से गुरुत्वाकर्षण परिवर्तन, आंख में एक तीव्र और अल्पकालिक प्रतिक्रिया प्रेरित कर सकते हैं । रेटिना समारोह और अंतरिक्ष उड़ान प्रेरित संरचना परिवर्तन के तंत्र पर नेत्र पर तीव्र परिवर्तन के परिणामों को निर्धारित करने के लिए आगे की जांच की जरूरत है ।
The authors have nothing to disclose.
इस अध्ययन को नासा स्पेस बायोलॉजी ग्रांट # NNX15AB41G और एलएलयू डिपार्टमेंट ऑफ बेसिक साइंसेज ने सपोर्ट किया । सुंगशिन चोई, डेनिस लेवसन और रेबेका क्लोट्ज ने हमारे अंतरिक्ष उड़ान अध्ययन की सफलता में महत्वपूर्ण योगदान दिया और हम उनके समर्थन की बहुत सराहना करते हैं। लेखक ों को भी उनकी महान सहायता के लिए पूरे नासा Biospecimen साझा कार्यक्रम समूह का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं ।
लेखकों को भी माइक्रो सीटी सेवा के लिए दंत चिकित्सा अनुसंधान के लिए केंद्र का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं ।
10 wt. % phosphomolybdic | Sigma | 12026-57-2 | |
Ethanol absolute by Baker Analyzed | VWR | 80252500 | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Merck | L1825 | |
X-ray micro-CT system SkyScan 1272 scanner | Bruker |