Coraz więcej dowodów rzuca światło na różne skutki podróżowania w środowisku mikrograwitacji przestrzeni kosmicznej na ludzkie ciało. Ostatnie badania wskazują, że efekty te rozciągają się na poziom genetyczny, szczególnie w białych krwinkach, które odgrywają istotną rolę w układzie odpornościowym. Odkrycia sugerują, że podróże kosmiczne mogą tłumić aktywność genów w tych komórkach.

Badanie z udziałem 14 astronautów, którzy spędzili od czterech i pół do sześciu i pół miesiąca na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, wykazało, że ekspresja genów w tych komórkach, zwanych także leukocytami, szybko spadała po dotarciu w przestrzeń kosmiczną, a następnie wracała do normy niedługo po powrót na Ziemię, poinformowali naukowcy w czwartek.

Odkrycia dają wgląd w to, dlaczego astronauci są bardziej podatni na infekcje podczas lotów, pokazując, w jaki sposób system organizmu do zwalczania patogenów jest osłabiony w kosmosie.

„Słabsza odporność zwiększa ryzyko chorób zakaźnych, które ograniczają zdolność astronautów do wykonywania ich bardzo wymagającej pracy w kosmosie. Gdyby infekcja lub stan związany z odpornością rozwinął się do ciężkiego stanu wymagającego opieki medycznej, astronauci przebywający w kosmosie mieliby ograniczone dostęp do opieki i leków” – powiedziała biolog molekularny Odette Laneuville z University of Ottawa w Kanadzie, główna autorka badań opublikowanych w czasopiśmie Frontiers in Immunology.

Leukocyty są wytwarzane w szpiku kostnym i przemieszczają się przez krwioobieg i tkanki. Po wykryciu najeźdźców cielesnych, takich jak wirus lub bakteria, wytwarzają białka przeciwciał, aby zaatakować patogen. Specyficzne geny regulują uwalnianie takich białek.

Naukowcy zbadali leukocyty wyizolowane z krwi pobranej od astronautów – 11 mężczyzn i trzech kobiet – z Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej i amerykańskiej agencji kosmicznej NASA, raz przed lotem, cztery razy na pokładzie stacji kosmicznej i pięć razy po powrocie na Ziemię.

Badanie wykazało, że ekspresja genów w 247 genach w leukocytach wynosiła około jednej trzeciej normalnego poziomu w kosmosie. Miało to miejsce w ciągu pierwszych kilku dni w kosmosie, ale potem utrzymywało się na stabilnym poziomie. Geny zwykle wracały do ​​normalnego zachowania w ciągu około miesiąca od powrotu astronauty na Ziemię.

„Białe krwinki są bardzo wrażliwe na środowisko kosmiczne. Wymieniają swoje wyspecjalizowane funkcje odpornościowe, aby dbać o utrzymanie komórek lub role porządkowe. Przed tym artykułem wiedzieliśmy o dysfunkcji układu odpornościowego, ale nie o mechanizmach” – powiedział współautor badania Guy Trudel, specjalista medycyny rehabilitacyjnej szpitala w Ottawie.

Odkrycie zmienionego zachowania genów w leukocytach jest „znaczącym krokiem w kierunku zrozumienia rozregulowania układu odpornościowego człowieka w kosmosie” – dodał Trudel.

Naukowcy stwierdzili, że to zmienione zachowanie może wynikać ze zjawiska zwanego „przesunięciem płynu”, w którym krew przy braku przyciągania grawitacyjnego Ziemi jest redystrybuowana z dolnej do górnej części ciała. Dodali, że jest mało prawdopodobne, aby winowajcą była większa ekspozycja na promieniowanie słoneczne w kosmosie.

„Potrzebne będą nowe i konkretne środki zaradcze” – powiedział Trudel.

Naukowcy wcześniej udokumentowali astronautów doświadczających dysfunkcji układu odpornościowego w kosmosie. Obejmuje to reaktywację utajonych wirusów, takich jak: Epstein-Barr, odpowiedzialny za mononukleozę zakaźną; ospa wietrzna-półpaśca, odpowiedzialna za półpasiec; i opryszczka pospolita 1, odpowiedzialna za opryszczkę.

Wykazano również, że astronauci w kosmosie wydalają więcej cząsteczek wirusa w swoich płynach biologicznych – ślinie i moczu – zwiększając ryzyko rozprzestrzeniania się patogenów na innych astronautów, których własny układ odpornościowy może być osłabiony.

Badanie, finansowane przez Kanadyjską Agencję Kosmiczną, jest kontynuacją badań finansowanych przez NASA opublikowanych 8 czerwca, które szczegółowo opisują zmiany w mózgu astronautów – ekspansję przestrzeni w mózgu zawierających płyn, który amortyzuje go w celu ochrony przed nagłym uderzeniem i usuwania produktów przemiany materii.

Inne udokumentowane skutki podróży kosmicznych to zanik kości i mięśni, zmiany sercowo-naczyniowe, problemy z układem równowagi w uchu wewnętrznym oraz zespół dotyczący oczu. Innym problemem jest ryzyko zachorowania na raka w wyniku większej ekspozycji na promieniowanie.