Gli astronauti sopportano radiazioni, assenza di peso, isolamento e una serie di altri stress fisici e mentali del volo spaziale. Quindi cosa fanno questi pericoli ai loro corpi?
Una raccolta di 29 articoli,19 dei quali sono stati pubblicati novembre. 25, ha avanzato la nostra conoscenza di come volo spaziale colpisce il corpo umano più lontano che mai., Questo lavoro deriva dallo “Studio dei gemelli” della NASA, che ha seguito la missione annuale dell’astronauta della NASA Scott Kelly nello spazio a bordo della Stazione Spaziale Internazionale mentre suo fratello gemello Mark Kelly, un astronauta della NASA in pensione, ha servito come controllo sulla Terra.
Mentre lo studio dei gemelli era rivoluzionario, guardava solo questi due astronauti. Con questo nuovo pacchetto di documenti, gli scienziati hanno osservato gli effetti del volo spaziale in 56 astronauti che hanno visitato la stazione spaziale.,
“Questi manoscritti span >200 ricercatori provenienti da decine di accademici, governativi, aerospaziale e dei gruppi di settore, che rappresenta il più grande insieme di astronauta dati e biologia dello spazio dati mai prodotto, tra cui longitudinale multi-omic profilatura, cella singola immunitario e epitope mapping, romanzo di radiazione contromisure e biochimici dettagliati profili di 56 astronauti, un documento che riassume questa collezione stati.,
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Con un corpo incredibile di dati da utilizzare e ad una grande collaborazione internazionale, gli scienziati sono stati in grado non solo di convalidare quello che hanno trovato nel Gemelli di Studio, ma di espandere lo studio di come spazio colpisce il corpo umano a nuovi livelli.
“È una vasta gamma di studi diversi”, ha detto la professoressa della Colorado State University Susan Bailey, che era un investigatore principale dello studio NASA Twins e un investigatore senior per molti di questi documenti Space.com., “Sta davvero costruendo una grande base per’ cosa sappiamo degli effetti del volo spaziale di lunga durata sul corpo umano?’E’ di cosa dobbiamo cercare e preoccuparci mentre andiamo avanti?'”Bailey ha aggiunto che questo sarà sempre più importante come gli esseri umani avventurarsi verso la luna e più lontano dalla Terra.
Mentre ciascuno dei 29 documenti affronta un fattore unico degli effetti del volo spaziale sugli esseri umani, ci sono una manciata di risultati importanti che convalidano entrambi ciò che è stato trovato nello studio dei gemelli e un’ulteriore comprensione da parte degli scienziati di questi effetti sulla salute.,
Sei caratteristiche
Quando si tratta di studiare gli effetti sulla salute del volo spaziale, i ricercatori hanno identificato sei fattori chiave che determinano cosa succede al corpo di una persona nello spazio.
“Stiamo proponendo che ci sono davvero sei caratteristiche coerenti che vediamo ancora e ancora in topi e roditori e soggetti umani e linee cellulari. E questo punta davvero verso-quali sono alcuni dei fattori fondamentali che mediano il modo in cui il corpo risponde all’essere nello spazio?,”Chris Mason, un professore associato di fisiologia e biofisica presso il Weill Cornell Medicina che era anche un principal investigator del Gemelli di Studio e senior o co-senior investigator per molti di questi documenti, ha detto Space.com.
Queste sei caratteristiche includono mitocondriale disregolazione, stress ossidativo, radicali liberi, danni al DNA, la lunghezza dei telomeri, le variazioni in microbiomes e cambiamenti epigenetici., Il primo, la disregolazione mitocondriale, si riferisce a come i mitocondri (un organello che genera la maggior parte dell’energia chimica in una cellula, o la “centrale elettrica della cellula”) funzionano in modo diverso, il che potrebbe portare a problemi di salute. Gli scienziati hanno anche rilevato lo stress ossidativo, uno squilibrio di radicali liberi e antiossidanti nel corpo, che Bailey pensa sia probabilmente causato dalle radiazioni che gli astronauti sperimentano nello spazio, ha detto., Lungo queste linee, gli autori di questi documenti hanno anche studiato i radicali liberi, o atomi instabili nel corpo umano che potrebbero danneggiare le cellule e portare a malattie come il cancro negli astronauti durante il volo spaziale.
Inoltre, i ricercatori hanno visto prove di danni al DNA, che è previsto con il tipo di esposizione alle radiazioni che gli astronauti sopportano. Questi documenti hanno anche dimostrato che gli astronauti in volo hanno telomeri allungati-strutture protettive alle estremità dei cromosomi-che si restringono di nuovo quando atterrano sulla Terra., Questo è stato interessante perché i ricercatori con lo studio dei gemelli sono stati sorpresi di vedere i telomeri di Kelly allungarsi nello spazio e accorciarsi sulla Terra, ma con questo lavoro hanno dimostrato che Kelly non era un outlier e questo è accaduto su tutta la linea con gli astronauti che hanno studiato.
I documenti hanno anche mostrato una varietà di microbiomi — la raccolta di materiale genetico da tutti i microbi dentro e su un corpo umano — con gli astronauti, che è prevedibile perché sono tutti terrestri unici., I ricercatori hanno studiato non solo la varietà di microbiomi degli astronauti, ma come i microbi di ogni persona sono stati alterati con il volo spaziale e l’ambiente all’interno della stazione spaziale. Infine, la nuova ricerca ha mostrato prove di cambiamenti epigenetici, o cambiamenti alla struttura fisica del DNA, in cui gli astronauti stanno vivendo “cambiamenti di regolazione genica”, o il processo di trasformare i geni “on” e “off” come le cellule reagiscono a diversi ambienti, Mason ha detto.,
Come i risultati che hanno continuato a mostrare come i telomeri si allungano durante il volo spaziale, questi documenti hanno convalidato molti degli effetti che i ricercatori hanno visto in Scott Kelly durante lo studio dei gemelli. Ma, con così tanti più dati estratti da un pool più ampio di entrambi gli astronauti e altri modelli come i roditori, i ricercatori hanno un quadro migliore degli effetti del volo spaziale umano e sono stati in grado di convalidare ciò che è stato trovato con Kelly.
È interessante notare che, in alcuni di questi documenti, i ricercatori hanno convalidato questi risultati non con più astronauti, ma guardando gli scalatori del Monte Everest., Hanno scoperto che questi scalatori hanno telomeri più lunghi mentre stanno salendo, anche se il motivo del cambiamento di lunghezza non è ancora completamente compreso.,
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Spazio trattamenti
Con la convalida di studi precedenti sugli effetti per la salute dei voli spaziali e di espandere la nostra comprensione di questi casi estremi, il corpo umano, gli scienziati possono iniziare a considerare e sviluppare il potenziale di misure di prevenzione, terapie e trattamenti, in modo che i futuri astronauti che trascorrere ancora più tempo nello spazio — sia di quelli che vivono in un insediamento sulla luna o il viaggio ancora più lontano di Marte — può anche essere più preparato per cosa aspettarsi.,
Mentre ingegneri e scienziati stanno attualmente lavorando su modi per ridurre la quantità di radiazioni pericolose a cui gli astronauti sono esposti — che gli scienziati pensano sia un fattore enorme in molti degli effetti negativi sulla salute del volo spaziale — stanno anche considerando quali farmaci esistenti potrebbero essere efficaci nel mitigare questi effetti, Mason ha spiegato.
Ma, soprattutto, questo lavoro crea una comprensione molto più grande e più concreta di questi effetti. Ad esempio, l’allungamento dei telomeri può portare ad un aumento dell’attivazione cromosomica e ad un aumento del rischio di cancro, ha spiegato Bailey., D’altra parte, quei pochi astronauti che potrebbero mostrare telomeri più brevi del previsto potrebbero effettivamente essere a rischio di malattie cardiovascolari, ha detto.
Mentre si pensa a come rilevare o addirittura trattare condizioni di salute così gravi dalla Terra negli astronauti sulla stazione spaziale, sulla luna o persino su Marte è un compito scoraggiante, queste sono cose che dovremo considerare se gli astronauti trascorreranno periodi di tempo significativamente più lunghi nello spazio.,
Per comprendere meglio perché cose come l’allungamento dei telomeri accadono durante il volo spaziale, i ricercatori continueranno a studiare i fenomeni col passare del tempo. Infatti,” speriamo di ottenere fino a 31 astronauti nei prossimi 10 anni per fare studi molto simili”, ha detto Bailey.,
E mentre il corpo degli astronauti diventa continuamente più diversificato, specialmente con il boom dei voli spaziali commerciali, che diversificheranno ulteriormente i loro dati e contribuiranno a rendere le loro scoperte il più complete e utili possibile quando si considera la salute dei futuri astronauti, ha aggiunto.
Dei 29 nuovi documenti, 19 sono stati pubblicati novembre. 25 su cinque riviste Cell Press (tra cui Cell, Cell Reports, iScience, Cell Systems and Patterns).) Gli altri 10 documenti inclusi in questo pacchetto sono in revisione o online come pre-stampe o articoli di accesso anticipato., e-mail Chelsea Gohd a [email protected] oppure seguila su Twitter @ chelsea_gohd. Seguici su Twitter @ Spacedotcom e su Facebook.