Cómo unos pocos días en el espacio pueden cambiar la biología de un astronauta

Hoy en día, con la entrada en el mercado de proveedores y viajeros privados, comerciales y multinacionales de vuelos espaciales, somos testigos de una nueva era de vuelos espaciales tripulados. Las misiones han variado desde minutos, horas y días hasta meses.

Mientras la humanidad mira hacia adelante regresar a la luna En las próximas décadas las misiones de exploración espacial serán más largas, habrá más viajeros espaciales e incluso turistas espaciales. Esto significa que una mayor diversidad de personas experimentará el entorno extremo del espacio: más mujeres y personas de diferentes razas, edades y condiciones de salud.

Debido a que los humanos responden de manera diferente a las tensiones y exposiciones únicas del espacio, los investigadores de salud espacial como yo queremos comprender mejor los efectos de los vuelos espaciales sobre la salud humana. Con esa información, ¿cómo podemos ayudar a los astronautas a mantenerse saludables mientras están en el espacio y de regreso a la Tierra?

Como parte de Estudio histórico de los gemelos de la NASAEn 2019, mis colegas y yo publicamos una investigación innovadora sobre cómo un año en la Estación Espacial Internacional afecta al cuerpo humano.

soy uno Biólogo del cáncer de radiación en el Departamento de Ciencias de la Salud Ambiental y Radiológica de la Universidad Estatal de Colorado. He pasado los últimos años basándose en esa investigación anterior en una serie de artículos recientes. Publicado en toda la cartera de revistas de Nature..

Esto es parte de la documentación. Paquete de manuscritos Space Omics y Atlas médico, datos, protocolos y repositorios que representan la colección individual más grande para la medicina y la biología espaciales. Más de 100 instituciones de 25 países han contribuido a la publicación integrada de una amplia gama de datos sobre vuelos espaciales.

Estudio de gemelos de la NASA

de la NASA estudios de gemelos Aproveche una oportunidad de investigación única.

La NASA seleccionó al astronauta Scott Kelly para la primera misión de un año de la agencia, durante la cual pasó un año a bordo de la Estación Espacial Internacional de 2015 a 2016. Mientras tanto, su hermano gemelo, Mark Kelly, ex astronauta y actual senador estadounidense en representación de Arizona, permanece en la Tierra.

Mi equipo y yo analizamos las muestras de sangre. Recogidos de gemelos en el espacio y sus gemelos genéticamente compatibles regresaron a la Tierra antes, durante y después del vuelo espacial. Descubrimos que los telómeros de Scott… Tapa protectora En los extremos de los cromosomas, muy parecidos a las puntas de plástico que evitan que el cordón de un zapato se deshilache, se alargaron, de forma bastante inesperada, durante sus años en el espacio.

Sin embargo, cuando Scott regresa a la Tierra, sus telómeros se acortan rápidamente. En los meses siguientes, sus telómeros se recuperaron, pero después de su viaje aún eran más cortos que antes de ir al espacio.

A medida que envejecemos, los telómeros se acortan debido a una variedad de factores, incluido el estrés. La longitud de sus telómeros puede sirviendo como indicador biológico Su riesgo de desarrollar afecciones relacionadas con la edad, como demencia, enfermedades cardiovasculares y cáncer.

En un estudio separado, mi equipo estudió a un grupo de 10 astronautas en una misión de seis meses a la Estación Espacial Internacional. También tuvimos un grupo de control de participantes de la misma edad y sexo que permanecieron en el suelo.

Medimos la longitud de los telómeros antes, durante y después de los vuelos espaciales y nuevamente descubrimos que los telómeros eran más largos durante los vuelos espaciales y luego se acortaban después de regresar a la Tierra. En general, los astronautas tenían telómeros significativamente más cortos después de los vuelos espaciales que antes.

Uno de los otros investigadores del estudio de gemelos, Cristóbal Masony yo realizó otro estudio de telómeros – esta vez con escaladores gemelos de gran altitud – extremos algo similares en la Tierra.

Descubrimos que mientras escalaban el Monte Everest, los escaladores tenían telómeros más largos y, después de descender, sus telómeros se acortaban. Sus co-gemelos que permanecieron a baja altura no experimentaron el mismo cambio en la longitud de los telómeros. Estos resultados indican que no es la microgravedad de la estación espacial la que provoca cambios en la longitud de los telómeros en los astronautas; es más probable que haya otros culpables, como una mayor exposición a la radiación.

Civiles en el espacio

En nuestra última investigación, estudiamos los telómeros de la tripulación a bordo de la misión Inspiration4 2021 de SpaceX. La misión contó con la primera tripulación exclusivamente civil y duró cuatro décadas. Todos los miembros de la tripulación tuvieron un alargamiento de los telómeros durante la misión, y tres de los cuatro astronautas también mostraron un acortamiento de los telómeros después de regresar a la Tierra.

Lo que resulta especialmente interesante de estos hallazgos es que la misión Inspiration4 duró sólo tres días. Entonces, los científicos ahora no sólo tienen datos consistentes y reproducibles sobre la respuesta de los telómeros a los vuelos espaciales, sino que también sabemos que esto ocurre rápidamente. Estos resultados sugieren que incluso los viajes cortos, como un viaje de fin de semana al espacio, estarían asociados con cambios en la longitud de los telómeros.

Los científicos aún no comprenden completamente las implicaciones para la salud de tales cambios en la longitud de los telómeros. Necesitaremos más investigación para descubrir cómo los telómeros largos y cortos pueden afectar la salud a largo plazo de un astronauta.

ARN telomérico

en otro papelDemostramos que la tripulación de Inspiration4, así como Scott Kelly y los escaladores de gran altitud, exhibieron niveles elevados de ARN telomérico, llamado TERRA.

Los telómeros constan de muchas secuencias de ADN repetitivas. Estos se transcriben en TERRA, que contribuye a la formación de los telómeros y les ayuda a funcionar.

Junto con los estudios de laboratorio, estos resultados nos dicen que los telómeros se dañan durante los vuelos espaciales. Aunque todavía no sabemos mucho, sí sabemos que los telómeros son particularmente sensibles. Estrés oxidativo. Por tanto, el daño oxidativo crónico que experimentan los astronautas las 24 horas del día cuando se exponen a la radiación espacial probablemente contribuya a la respuesta telomérica que observamos.

escribimos uno Revisar artículos con una perspectiva más futurista. Una mejor comprensión de los telómeros y el envejecimiento puede comenzar a informar sobre la capacidad de los humanos no sólo para sobrevivir a viajes espaciales de larga duración, sino incluso para prosperar y colonizar otros planetas. Para hacer esto, los humanos tendrían que reproducirse en el espacio y las generaciones futuras tendrían que crecer en el espacio. No sabemos si eso es posible… todavía.

Poner los telómeros en el espacio.

Mis colegas y yo hemos contribuido con otros trabajos a los paquetes Space Omics y Medical Atlas, incluido Un artículo publicado en Nature Communications. El equipo de estudio, dirigido por el biólogo de Texas A&M Dorothy Shippen y biólogo de la Universidad de Ohio Sara WattsSe descubrió que, a diferencia de los humanos, las plantas que viajaban al espacio ya no tenían telómeros cuando llegaron a la Estación Espacial Internacional.

Las plantas, sin embargo, los intensifican. Producción de telomerasaEnzimas que ayudan a mantener la longitud de los telómeros.

Cualquiera que haya visto “Marte“Como sabemos, las plantas desempeñarán un papel esencial en la supervivencia a largo plazo de los humanos en el espacio. Este hallazgo sugiere que las plantas quizás estén naturalmente mejor preparadas para resistir el estrés del espacio que los humanos.

Susan BaileyProfesor de Biología y Oncología del Cáncer Radioterápico, Universidad Estatal de Colorado

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