Il volo spaziale quali effetti ha sulla salute?

Alle conclusioni dello studio sui gemelli, Bailey ha affermato che le nuove scoperte hanno implicazioni per i futuri viaggiatori spaziali che stabiliranno una base sulla Luna o che viaggeranno verso Marte, o anche come turisti spaziali.
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Le cime innevate della Cordigliera delle Ande nel sud del Cile sono riprese dalla Stazione Spaziale Internazionale mentre orbitava sopra il Sud America nel novembre 2020. (Immagine: National Aeronautics and Space Administration)

Lo storico studio sui gemelli della NASA ha indagato sugli astronauti gemelli identici Scott e Mark Kelly e ha fornito nuove informazioni sugli effetti sulla salute del tempo trascorso nello spazio. La professoressa Susan Bailey della Colorado State University è stata una degli oltre 80 scienziati di 12 università che hanno condotto ricerche sull’esperimento da manuale; Mark è rimasto sulla Terra mentre Scott ha orbitato in alto per quasi un anno.

L’enorme impegno è stato coordinato dal Programma di ricerca umana della NASA. Bailey ha portato avanti le sue ricerche alla NASA e ora si unisce a più di 200 ricercatori di decine di gruppi accademici, governativi, aerospaziali e industriali per pubblicare un pacchetto di  30 articoli scientifici in cinque riviste Cell Press.

Ulteriori ricerche e dati sul volo spaziale

Jared Luxton, che ha recentemente conseguito il dottorato in biologia cellulare e molecolare presso la CSU, è il primo autore di due di questi studi. Ora è uno scienziato dei dati presso il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti a Fort Collins. La ricerca – che riguarda ciò che gli investigatori hanno imparato sulle caratteristiche fondamentali del volo spaziale – rappresenta il più grande set di dati di biologia spaziale e di effetti sulla salute degli astronauti mai prodotto.

Per Bailey, è anche una pietra miliare della pluriennale collaborazione con la NASA, che ha incluso il suo ruolo di leader negli studi di base sulle radiazioni e l’onore di essere stata selezionata come ricercatrice per lo Studio dei Gemelli e per i progetti di ricerca simultanei che coinvolgono gli astronauti. Durante questo periodo, diversi studenti laureati nel suo laboratorio hanno conseguito il titolo di dottorato sotto la sua guida. Ha detto Bailey:

«Ora abbiamo una base su cui costruire – cose che sappiamo di dover cercare nei futuri astronauti, tra cui le variazioni di lunghezza dei telomeri e le risposte ai danni del DNA. Andando avanti, il nostro obiettivo è quello di avere un’idea migliore dei meccanismi di base, di ciò che accade durante i voli spaziali di lunga durata nel corpo umano e di come varia da persona a persona. Non tutti rispondono allo stesso modo. Questa era una delle cose positive dell’avere la più ampia cerchia di astronauti in questi studi».

Studiare le estremità dei cromosomi con implicazioni per l’invecchiamento

Bailey è un esperta di telomeri e danni al DNA indotti da radiazioni, aree di ricerca che quando è stato pubblicato lo Studio sui Gemelli, erano di grande interesse in tutto il mondo. In quello studio, lei e il suo team hanno scoperto che i telomeri di Scott nei suoi globuli bianchi si sono allungati nello spazio, per poi tornare a una lunghezza quasi normale dopo il suo ritorno sulla Terra.

I telomeri sono «cappucci» protettivi alle estremità dei cromosomi che si accorciano con l’età. Grandi cambiamenti nella lunghezza dei telomeri possono significare che una persona è a rischio di invecchiamento accelerato o di malattie che si manifestano con l’invecchiamento, come le malattie cardiovascolari e il cancro.

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La professoressa Susan Bailey e il dottor Kjell Lindgren, astronauta della NASA, durante una visita al laboratorio della Bailey nel 2016. Lindgren è un ex allievo della Colorado State University. (Immagine: CSU Photography)

Nell’ultima ricerca, Bailey, Luxton, il Senior Research Associate Lynn Taylor e il team hanno studiato un gruppo di 10 astronauti non imparentati, tra cui l’ex alunno della CSU Dr. Kjell Lindgren, confrontando i risultati con le scoperte dei gemelli Kelly.

Le indagini hanno coinvolto astronauti che hanno trascorso circa sei mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale in orbita terrestre bassa, protetta da alcune radiazioni spaziali. Nonostante la protezione, gli scienziati hanno trovato prove di danni al DNA che potrebbero essere segnali di avvertimento di potenziali effetti sulla salute.

Nuova scoperta dello stress ossidativo

Tra le nuove scoperte, il team di ricerca ha scoperto che lo stress ossidativo cronico durante il volo spaziale ha favorito l’allungamento dei telomeri. Hanno anche scoperto che gli astronauti in generale hanno avuto telomeri più corti dopo il volo spaziale rispetto a prima. Il team ha anche osservato differenze individuali nelle risposte.

Per ottenere maggiori informazioni su questi risultati, il team di Bailey ha anche studiato due alpinisti gemelli che hanno scalato il monte Everest, un ambiente terrestre estremo. I gemelli non alpinisti sono rimasti a quote più basse, a Boulder, in Colorado. E’ sorprendente che il team abbia trovato prove simili di stress ossidativo e cambiamenti nella lunghezza dei telomeri negli scalatori.

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I cosmonauti Sergey Ryzhikov e Sergey Kud-Sverchkov in foto sono in attesa di quattro nuovi compagni di equipaggio per entrare nella Stazione Spaziale Internazionale. (Immagine: NASA)

Analisi dell’espressione genetica

Christopher Mason, professore associato alla Weill Cornell Medicine e coautore della Bailey, ha eseguito analisi dell’espressione genetica sugli scalatori dell’Everest. Ha trovato prove di un percorso di mantenimento della lunghezza dei telomeri, indipendente dalle terminazioni telomeriche e basato sulla ricombinazione, che notoriamente si traduce in telomeri più lunghi. Bailey ha detto che quando si verifica uno stress ossidativo cronico, ciò danneggia i telomeri, aggiungendo:

«Le normali cellule del sangue stanno morendo e cercano di sopravvivere. Si stanno adattando al loro nuovo ambiente. Alcune cellule attivano un percorso alternativo per mantenere in funzione i loro telomeri. È simile a quello che succede con alcuni tumori. Alcune cellule emergono da questo processo. Questo è ciò che riteniamo di vedere anche durante il volo spaziale».

Luxton ha detto che il meccanismo descritto sopra – noto come allungamento alternativo dei telomeri, o ALT – è stata una scoperta inaspettata. «Di solito lo si vede nel cancro o nello sviluppo di embrioni», ha detto.

Prenditi cura dei tuoi telomeri

Analogamente alle conclusioni dello studio sui gemelli, Bailey ha affermato che le nuove scoperte hanno implicazioni per i futuri viaggiatori spaziali che stabiliranno una base sulla Luna o che viaggeranno verso Marte, o anche come turisti spaziali. Le missioni di esplorazione di lunga durata comporteranno un aumento del tempo e della distanza al di fuori della protezione della Terra.

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L’astronauta Chris Cassidy disfa i pacchi di frutta fresca e altri prodotti alimentari. (Immagine: NASA)

Anche se telomeri più lunghi nello spazio potrebbero sembrare una buona cosa, forse anche una «fonte di giovinezza», la scienziata ha detto che sospetta un finale un po’ diverso della storia:

«L’allungamento della vita, o immortalità, delle cellule che hanno subito danni al DNA indotti dalle radiazioni spaziali, come le inversioni cromosomiche, è una ricetta che aumenta il rischio di cancro».

Bailey ha detto che assieme al team hanno osservato un aumento delle frequenze di inversione in tutti i membri dell’equipaggio, durante e dopo il volo spaziale:

«I telomeri riflettono davvero il nostro stile di vita – sia sul pianeta che fuori dal pianeta» ha detto Bailey. «Le nostre scelte fanno la differenza per quanto velocemente o bene stiamo invecchiando. È importante prendersi cura dei telomeri».

Fornito da: Mary Guiden,  Colorado State University  [Nota: i materiali possono essere modificati per contenuto e lunghezza].

Tradotto da: Monica Padoan

Articolo in inglese: https://visiontimes.com/2020/12/04/new-insights-on-health-effects-of-space-flight.html