Con el creciente interés en los vuelos espaciales, especialmente tras los primeros de ellos comerciales, una importante cuestión todavía pendiente de resolver en detalle es cuáles son los efectos de las misiones espaciales sobre la salud de los astronautas.
Las misiones espaciales exponen a los astronautas a condiciones como la microgravedad, la radiación cósmica, el confinamiento en espacios reducidos y la alteración de los ritmos circadianos. Estos factores pueden desencadenar una serie de respuestas fisiológicas y moleculares con potenciales efectos tanto temporales como permanentes en la salud humana. Entender estos efectos es crucial, no solo para mantener la salud de los astronautas actuales, sino también para planificar futuras misiones de larga duración, como podría ser una misión a Marte.
Una serie de trabajos publicados en revistas del grupo Nature, basados en datos moleculares y fisiológicos recogidos en diversas misiones, amplían la información disponible para dar respuesta a esta pregunta. Los más de 20 estudios proporcionan una visión más detallada de cómo los vuelos espaciales afectan a diferentes aspectos de la biología humana, desde la salud de la piel hasta la reproducción. En su preparación han participado más de 100 instituciones científicas de más de 25 países.
“La vigilancia de la salud durante los vuelos espaciales se ha reservado tradicionalmente a unos pocos profesionales muy seleccionados y altamente cualificados» ha destacado Mathias Basner, profesor de Psiquiatría en la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania que ha participado en uno de los estudios. “Esto supone un primer paso importante para determinar la seguridad de los vuelos espaciales para civiles, en un momento en que la posibilidad de viajar al espacio se abre para más gente”.
La colección más amplia de datos biológicos de astronautas
Uno de los principales protagonistas de la colección de artículos es el Atlas de Medicina y Ómicas Espaciales, un biobanco de medicina aeroespacial, con datos clínicos, y biológicos obtenidos en las diferentes misiones espaciales. Los datos ómicos disponibles en el Atlas de Medicina Espacial incluyen datos de secuenciación genómica, expresión génica, proteómica, microbioma, exosomas, longitud de los telómeros, biomarcadores inmunitarios y cardiovasculares y metabológmica, entre otros. Y está disponible de forma pública.
Interesantemente, el repositorio incluye datos de misiones oficiales de Agencias nacionales, como el conocido Estudio de Gemelos de la NASA y un estudio de la Agencia Japonesa de Exploración del Aeroespacio, así como de misiones privadas, como la reciente misión Inspiration4 de SpaceX o misiones de Polaris Dawn y Axiom Space. De esta última, por ejemplo, se obtuvo un amplio perfil de muestras de los 4 tripulantes, que incluía, entre otros, sangre, saliva, biopsias de piel, orina, heces…
Recopilar la información biológica y fisiológica disponible de diversas misiones espaciales tiene como ventaja que permite estudiar tanto datos de personas que se han preparado durante años para ir al espacio, como datos de civiles, que no han recibido ese entrenamiento. Por otra parte, al incluir datos de misiones largas y de misiones muy cortas, de apenas 3 días, es posible comparar los efectos de los viajes espaciales a largo y menor plazo y determinar cuáles son las primeras fases de adaptación al vuelo espacial.
Datos ómicos que muestran cambios durante los vuelos espaciales
La colección de estudios derivada del biobanco de medicina espacial confirma resultados previos de otros estudios y ofrece nueva información relativa a la salud humana. Algunos de los resultados son:
- El análisis de los cuatro astronautas de la misión comercial Inspiration4, de tres días de duración, indica que a corto plazo ya se producen cambios moleculares similares a los observados en misiones espaciales más largas. Los investigadores han detectado niveles altos de citoquinas, elongación de telómeros y cambios de expresión génica relacionados con la activación del sistema inmunitario y la respuesta a daños en el ADN. Afortunadamente, la mayoría de los marcadores volvieron a la normalidad tras el vuelo. Solo algunos, como la activación de ciertas citoquinas se mantuvieron durante al menos tres meses.
- Dos estudios han identificado cambios biológicos relacionados con la salud de la piel, como alteraciones en genes relacionados con daños en el ADN, la función de barrera de la piel y la mitocondria. También han encontrado algunos cambios en el microbioma asociado a la piel y una mayor expresión de genes relacionados con la inflamación tras el vuelo espacial.
- A partir de datos moleculares se ha detectado que los vuelos espaciales inducen cambios en la señalización mediada por insulina y estrógenos.
- El análisis multiómico ha demostrado que los vuelos espaciales inducen adaptaciones estructurales y funcionales en el riñón que pueden aumentar el riesgo a desarrollar piedras en el riñón, así como otros efectos fisiológicos.
- El análisis del microbioma y respuestas inmunitarias en vuelos espaciales cortos ha revelado cambios en algunas poblaciones de virus y bacterias durante y después de los vuelos. En paralelo, también se han encontrado cambios de expresión de genes de los astronautas relacionados con la respuesta al microbioma.
Cómo hacer los viajes espaciales seguros
Los diferentes artículos derivados de la información recopilada en los viajes espaciales empiezan a perfilar cómo afectan sus condiciones a la salud humana. Y en paralelo, permiten comenzar a abordar cómo hacer frente a un escenario en el que las personas pasan un tiempo elevado en el espacio y en el que puedan llegar a reproducirse.
En esta dirección, uno de los estudios analiza los efectos de los viajes espaciales en el sistema reproductivo femenino. De forma similar, un comentario analiza diversos aspectos biológicos y éticos a tener en cuenta para desarrollar una medicina de precisión dirigida a los tripulantes de las misiones espaciales. Por ejemplo, habría que considerar posibles diferencias en el metabolismo de los fármacos o nutrientes en el espacio.
«Los viajes espaciales frecuentes están en el horizonte y hay más participantes en vuelos espaciales comerciales deseosos de aventurarse», ha destacado Dorit Donoviel, profesora asociada del Centro de Medicina Espacial de Baylor y coautora de uno de los estudios. «Debemos planificar adecuadamente y garantizar que la investigación científica en el espacio se realice con la misma precisión y seguridad para todos”.
De momento, el Atlas de Medicina y Ómicas Espaciales ya ofrece una base de datos pública de gran interés para la investigación. Además, se espera que la base de datos se vaya ampliando con información de las progresivas misiones espaciales. De esta forma se podrán ir perfilando estrategias para hacer frente a las condiciones hostiles del espacio y favorecer la salud, tanto de los vuelos comerciales como potenciales misiones, como serían una base en la Luna o la exploración de Marte.
Artículos científicos seleccionados:
Mason, C.E., Green, J., Adamopoulos, K.I. et al. A Second Space Age Spanning Omics, Platforms, and Medicine Across Orbits. Nature .2024. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07586-8
Overbey, E.G., Kim, J., Tierney, B.T. et al. The Space Omics and Medical Atlas (SOMA) and international astronaut biobank. Nature . 2024. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07639-y
Jones, C.W., Overbey, E.G., Lacombe, J. et al. Molecular and physiologic changes in the SpaceX Inspiration4 civilian crew. Nature . 2024. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07648-x
Siew, K., Nestler, K.A., Nelson, C. et al. Cosmic kidney disease: an integrated pan-omic, physiological and morphological study into spaceflight-induced renal dysfunction. Nat Commun 15, 4923 . 2024. https://doi.org/10.1038/s41467-024-49212-1
Overbey, E.G., Ryon, K., Kim, J. et al. Collection of biospecimens from the inspiration4 mission establishes the standards for the space omics and medical atlas (SOMA). Nat Commun 15, 4964 . 2024. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48806-z
Park, J., Overbey, E.G., Narayanan, S.A. et al. Spatial multi-omics of human skin reveals KRAS and inflammatory responses to spaceflight. Nat Commun 15, 4773 . 2024. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48625-2
Cope, H., Elsborg, J., Demharter, S. et al. Transcriptomics analysis reveals molecular alterations underpinning spaceflight dermatology. Commun Med 4, 106 . 2024. https://doi.org/10.1038/s43856-024-00532-9
Mathyk, B., Imudia, A.N., Quaas, A.M. et al. Understanding how space travel affects the female reproductive system. npj Womens Health 2, 20 . 2024. https://doi.org/10.1038/s44294-024-00009-z
Tierney, B.T., Kim, J., Overbey, E.G. et al. Longitudinal multi-omics analysis of host microbiome architecture and immune responses during short-term spaceflight. Nat Microbiol . 2024. https://doi.org/10.1038/s41564-024-01635-8
Colección de artículos científicos disponible en https://www.nature.com/collections/ebdbcahdgc
Repositorio de datos de la NASA: https://osdr.nasa.gov/bio/
Otras fuentes:
First study of civilian space crew charts course for research as commercial flight heats up. https://www.pennmedicine.org/news/news-releases/2024/june/first-study-of-civilian-space-crew-charts-course-for-research-as-commercial-flight-heats-up
TRISH shares new health data from first all-civilian crewed orbital space mission. https://www.bcm.edu/academic-centers/space-medicine/news
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