Quanto sarà stressante un viaggio su Marte? I primi risultati dell'esperimento NASA Twins Study

(Credit NASA)

NEWS SPAZIO :- L'anno scorso l'astronauta NASA Scott Kelly ed il Cosmonauta Roscosmos Mikhail Kornienko trascorsero un anno intero sulla Stazione Spaziale Internazionale per l'esperimento "One Year Mission".

Normalmente un periodo di servizio standard sulla ISS è di circa sei mesi. "One Year Mission" ha raddoppiato questo tempo per studiare gli effetti sul corpo umano di una permanenza molto lunga in condizioni di microgravità, anche in previsione delle future missioni di esplorazione umana su Marte. Trovate tutti i dettagli qui

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Un elemento molto importante per questa missione è che, come abbiamo già scritto, Scott Kelly ha un fratello gemello monozigote, Mark Kelly, anche lui astronauta NASA, che è rimasto sulla Terra. Scott e Mark condividono lo stesso patrimonio genetico, il 100% del loro DNA. E gli studi compiuti durante e dopo One Year Mission comprendono anche la comparazione di dati dei due gemelli, al fine di identificare anche eventuali piccoli cambiamenti causati dalla lunga permanenza nello spazio.

I primi risultati di questo confronto sono stati presentati nell'ultima settimana di Gennaio a Galveston (Texas), all'interno del NASA Human Research Program.

E' una grande e rara opportunità per gli studiosi. Usando Mark come soggetto di controllo a Terra sono stati prelevati campioni biologici da entrambi i gemelli, prima, durante e dopo il volo di Scott. Obiettivo, acquisire conoscenza su come il corpo umano viene influenzato da una lunga permanenza nello spazio, in condizioni di maggiori radiazioni e microgravità.

Si tratta solamente di risultati iniziali, lo studio è tutt'altro che concluso. Le analisi sono tutt'ora in corso.

Mike Snyder, studio di Omica integrata, ha riscontrato in Scott (il gemello sulla Stazione) livelli alterati in un elenco di lipidi, cosa che sta ad indicare infiammazione. Inoltre in Mark (il gemello a Terra) c'è stato un aumento della presenza di IPA (3-indolepropionico). Questo metabolite è noto per essere prodotto solamente da batteri nell'intestino ed è studiato come potenziale terapeutico antiossidante per il cervello. IPA è noto anche per aiutare a mantenere normale l'attività dell'insulina di regolare lo zucchero nel sangue dopo i pasti.

Susan Bailey ha studiato i Telomeri (piccole porzioni di DNA che si trovano alla fine di ogni cromosoma) e la Telomerasi. E' noto che nel corso degli anni i telomeri diminuiscono in lunghezza, mano a mano che un individuo invecchia. La cosa interessante è che in un solo anno, Bailey ha scoperto che i telomeri di Scott nelle cellule dei globuli bianchi del sangue sono aumentati di lunghezza, durante la sua permanenza nello spazio.

Ciò potrebbe essere collegato ad un aumento dell'esercizio fisico e ad un ridotto apporto calorico durante la missione. Tuttavia, dopo il suo ritorno sulla Terra, i suoi telomeri hanno iniziato nuovamente ad accorciarsi.

Un altro aspetto interessante è che l'attività della telomerasi (l'enzima che ripara i telomeri e li allunga) è aumentata in entrambi i gemelli nel mese di Novembre. E ciò potrebbe essere collegato ad un evento familiare molto stressante accaduto in quel periodo.

Mathias Basner, Peformance Cognitiva nel volo spaziale, ha analizzato i processi cognitivi, in particolar modo le differenze riscontrate tra le missioni standard di 6 mesi e la missione di Scott di 12 mesi sulla ISS.

E' stata individuata una leggera diminuzione nella velocità e nell'accuratezza dopo la missione. Tuttavia, in generale, i dati non indicano cambiamenti rilevanti nella performance cognitiva nell'aumentare la durata della missione da 6 mesi ad 1 anno.

Scott Smith, studio del profilo biochimico, ha evidenziato una diminuzione nella formazione ossea durante la seconda metà della missione di Scott. Inoltre, guardando ai livelli della proteina C-reattiva (una proteina rilevabile nel sangue e prodotta dal fegato, ampiamente riconosciuta come un marcatore biochimico della presenza di infiammazione), è sembrato esserci un picco di infiammazione subito dopo l'atterraggio di Scott, forse correlato allo stress del rientro e dell'atterraggio.

Il cortisolo, l'ormone dello stress, è rimasto basso e normale per tutta la durata della missione, ma i livelli dell'ormone IGH-1 sono aumentati nel corso dell'anno passato sulla ISS. Questo ormone è collegato alla salute delle ossa e dei muscoli ed è stato probabilmente influenzato dalle pesanti contromisure di esercizio fisico adottate durante il volo.

Lo studio di Fred Turek si è concentrato sul Microbioma nel tratto GI, che si trova naturalmente nell'intestino per aiutare la digestione. Sono state individuate marcate differenze tra i due gemelli, relativamente al microbioma virale, batterico e fungine. Comunque, questo risultato era in qualche modo atteso, per via della differenza di dieta e di ambiente.

Di particolare interesse sono le differenze nelle specie microbiche osservate in Scott, a Terra e nello spazio. Una variazione è stata un cambiamento nel rapporto dei due gruppi batterici dominanti (Firmicutes e Bacteroidetes) presenti nel tratto GI.

Il rapporto di un gruppo rispetto all'altro è aumentato durante il volo ed è ritornato a livelli pre-volo dopo il rientro di Scott sulla Terra.

Lo studio di Emmanuel Mignot sull'Immunoma ha riguardato i cambiamenti nel corpo prima e dopo la somministrazione a ciascun gemello di un vaccino antiinfluenzale. A seguito del vaccino, si sono creati recettori "personalizzati" per le cellule T. Essi sono aumentati in entrambi i gemelli e questa era la risposta immunitaria attesa, che protegge dall'influenza.

Nel suo studio, Chris Mason ha eseguito un sequenziamento del genoma nel DNA e nel RNA dei globuli bianchi di Scott e di Mark.

I risultati hanno mostrato che ogni gemello ha centinaia di mutazioni uniche nel proprio genoma, variazioni assolutamente normali.

Il sequenziamento dell'RNA ha evidenziato più di 200.000 molecole di RNA espresse differentemente tra i due gemelli. Ulteriori analisi andranno a guardare più da vicino, per vedere se esiste un "gene spaziale" che possa essersi attivato mentre Scott era nello spazio.

Andy Feinberg ha studiato l'Epigenomica, come l'ambiente regola l'espressione dei geni. Nel DNA all'interno dei globuli bianchi di Scott Andy ha scoperto che i livelli di metilazione, o modificazione chimica del DNA, diminuiscono durante la missione in orbita, incluso un gene che regola i telomeri, che però è tornato alla normalità dopo il volo.

A Terra, il livello di metilazione di Mark nel DNA dei suoi globuli bianchi è aumentato a metà dello studio, ma è tornato normale alla fine.

La variabilità è stata osservata nei pattern di metilazione di entrambi i gemelli. Tuttavia questo "rumore di fondo" è stato leggermente maggiore in Scott durante la sua missione, per tornare a livelli di base dopo il rientro sulla Terra.

Questi risultati potrebbero indicare che i geni sono più sensibili a variazioni dell'ambiente sia sulla Terra che nello spazio.

La ricerca continua, nuove analisi ed integrazione di questi primi risultati, in coordinamento anche con altre analisi fisiologiche, psicologiche e tecnologiche.

Fonte dati, NASA.