L’esposizione alle radiazioni spaziali e alla microgravità durante le missioni spaziali più lunghe può stressare la fisiologia umana e portare a gravi problemi di salute.

 

 

Gli astronauti tornati dalle missioni sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) hanno presentato sintomi di tipo geriatrico tra cui perdita di massa ossea e muscolare, disfunzioni immunitarie, rischi per la salute cardiovascolare, disfunzione epatica e problemi relativi al sistema nervoso centrale.

I danni causati alle cellule umane durante il volo spaziale sembrano essere la causa alla base di molti problemi di salute osservati negli astronauti. In particolare, sono i mitocondri (le centrali energetiche delle cellule) a subire una deregulation. È quanto scoperto dai ricercatori dell’Institute for Global Food Security (IGFS) e della School of Biological Sciences della Queen’s University di Belfast, in collaborazione con un team internazionale. I risultati sono stati pubblicati il 25 novembre su Cell.

Ad oggi, si sa molto poco sul motivo per cui si verificano questi cambiamenti. I ricercatori IGFS ritengono di essere i primi a stabilire un probabile legame di causa ed effetto tra i danni ai “mitocondri” – le strutture all’interno delle cellule umane che producono energia – e i problemi di salute elencati all’inizio.

Sulla base dei loro risultati, i ricercatori raccomandano che la nutrizione mirata, come l’assunzione del coenzima Q10, dovrebbe essere sperimentata con urgenza come contromisura al danno mitocondriale, insieme ad altri interventi come l’esercizio fisico e i farmaci. Lo sviluppo di tali contromisure potrebbe essere un punto di svolta per il futuro successo delle missioni spaziali e persino in un’ottica di colonizzazione spaziale.

Inoltre, lo sviluppo di contromisure potrebbe essere potenzialmente esteso al trattamento di malattie nella popolazione generale sulla Terra, tra cui il diabete di tipo 2 e la steatosi epatica non alcolica, malattie caratterizzate da disfunzione mitocondriale.

William da Silveira, ricercatore IGFS e primo autore della pubblicazione su Cell, spiega: “Questo lavoro ha fornito un tassello mancante che potrebbe aprire un’area completamente nuova per la ricerca e la terapia della biologia spaziale. È opportuno poiché il mondo è sull’orlo di una nuova era per l’esplorazione spaziale, con l’impegno a tornare sulla Luna e una missione con equipaggio pianificata su Marte”.

Per condurre lo studio, il team di ricerca ha esaminato i dati raccolti dal GeneLab della NASA che include risultati di studi sugli animali; dello studio sui gemelli della NASA; di studi sui 59 astronauti in oltre 15 anni di viaggi nello spazio. Così come dall’esame di centinaia di campioni cellulari che erano stati precedentemente trasportati nello spazio.

Esaminando i dati del NASA Twin Study, in cui sono stati seguiti nel tempo i gemelli (geneticamente identici) Scott e Mark Kelly, il primo sulla ISS e il secondo a Terra, i ricercatori hanno riscontrato molte differenze nella loro attività mitocondriale. Il team ha anche utilizzato dati fisiologici e campioni di sangue e di urina raccolti da dozzine di altri astronauti per confermare che la funzione dei mitocondri in diversi tipi di cellule era stata deregolamentata. Analisi complete hanno identificato come il volo spaziale ha avuto un impatto sulla funzione mitocondriale a livello genetico, proteico e metabolico.

I ricercatori IGFS si sono particolarmente concentrati sul comportamento del fegato, poiché ricerche precedenti hanno dimostrato che il fegato regola pesantemente l’attività immunitaria ed è incline a più cambiamenti di qualsiasi altro organo durante il volo spaziale. Hanno scoperto che livelli più elevati di colesterolo totale e colesterolo delle lipoproteine ​​a bassa densità (LDL, noto come colesterolo “cattivo”) erano accompagnati da livelli ridotti di colesterolo delle lipoproteine ​​ad alta densità (HDL, o colesterolo “buono”). Questi livelli sono tornati alla normalità dopo il ritorno sulla Terra.

Gary Hardiman, uno degli autori senior della ricerca pubblicata su Cell, dichiara: “Questo studio è importante perché identifica la disfunzione mitocondriale, un segno distintivo dell’invecchiamento e delle malattie metaboliche, come un effetto avverso dei viaggi e nella permanenza nello spazio. Dal punto di vista IGFS, dove abbiamo così tante competenze in nutrizione umana e sicurezza alimentare, fornisce un importante punto di partenza per lo sviluppo di contromisure nutraceutiche”.

Tutti i ricercatori sono anche membri del consorzio del team topico di Space Omics, una comunità scientifica dell’ESA. Questo team promuove la cooperazione bilaterale sui futuri esperimenti di biologia spaziale e la sinergia tra gli Stati membri dell’ESA sull’innovazione dei dati e sulle tecnologie abilitanti nel contesto dei grandi dati “omici”. In biologia molecolare, ci si riferisce comunemente al neologismo omica (in inglese omics) per indicare l’ampio numero di discipline biomolecolari che presentano il suffisso “-omica”, come avviene per la genomica o la proteomica. Il suffisso correlato -oma (in inglese -omes) indica invece l’oggetto di studio di queste discipline (genomaproteoma).

La scienza spaziale fino ad oggi ha generato più di 300 set di dati omici, molti dei quali sono stati pianificati ed eseguiti da scienziati britannici ed europei. Il team tematico di SpaceOmics potenzia le sinergie internazionali per la biologia spaziale tra gli stati membri dell’ESA e organizza eventi e sessioni di formazione per integrare gli sforzi della comunità di biologia spaziale dell’ESA Omics.

 

 

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Foto crediti: Envato Elelents (ove non diversamente specificato)

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