Quali sono le reazioni del corpo umano a un lungo volo spaziale?

La ricerca sui Gemelli Scott della NASA può aiutarci a comprendere gli effetti della lunga permanenza in ambiente di microgravità.

di Federico Sebastiani

Questa è la domanda che tutti coloro che lavorano nei programmi spaziali si pongono in vista dei futuri viaggi verso Marte e verso la Luna, in programma tra il 2020 e il 2030.

Se si vuole dare una risposta scientificamente solida, bisognerebbe avere quello che in laboratorio si chiama “controllo positivo”, ovvero qualcosa che è identico a ciò che si studia ma si trova in condizioni note e facilmente misurabili. La NASA ha trovato la soluzione nei gemelli Kelly monozigoti (ovvero identici), Scott e Mark. Il primo ha trascorso 340 giorni nella Stazione Spaziale Internazionale (ISS) e l’altro, anch’egli astronauta, ha atteso sulla Terra.

Le televisioni hanno dato enfasi alla notizia solo lo scorso mese, tuttavia il volo spaziale di Scott è avvenuto tra il 2015 e il 2016. La notizia è stata data circa 3 anni più tardi perché i parametri fisiologici, genetici e medici generali sono stati monitorati per altri sei mesi dopo il ritorno dell’astronauta in aggiunta il tempo necessario all’elaborazione dei dati  fino alla pubblicazione dei risultati in un lungo articolo su Science lo scorso Aprile.

Ma torniamo alla domanda iniziale e vediamo quali parametri sono stati analizzati.

  • Massa corporea e alimentazione;
  • lunghezza dei telomeri;
  • mantenimento della stabilità del genoma;
  • salute cardio-vascolare;
  • adattamenti strutturali dell’occhio;
  • cambiamenti transcrizionali e metabolici;
  • modifiche epigenetiche;
  • alterazione nel livello dei lipidi;
  • cambiamenti nel microbioma;
  • funzioni cognitive.

Senza entrare nei dettagli per ognuno dei parametri elencati, in questo articolo sono stati approfonditi  soli i dati relativi al microbioma (qui una definizione) che costituisce il secondo genoma dell’uomo.

Per studiare le variazioni del microbioma intestinale, è stato necessario prelevare e analizzare i campioni fecali di Scott (il gemello nello spazio) e di Mark, per l’esattezza 317 campioni raccolti prima della partenza, durante la missione e al ritorno. I campioni di Scott sono stati in parte conservati a -80°c sulla ISS fino al rientro dell’astronauta oppure spediti a temperatura ambiente sulla Terra.

Che cosa si aspettavano gli scienziati dall’analisi del microbioma?

Innanzi tutto, era importante studiare l’eventuale alterazione del microbioma, in quanto è oramai provata ad esempio, la sua interazione con il nostro sistema immunitario e con le malattie metaboliche.

Inoltre, poiché è noto che il microbioma intestinale è influenzato dalla dieta e dall’amabiente, era ragionevole pensare che un viaggio nello spazio potesse portare a dei cambiamenti significativi nella sua composizione.

Infatti, nonostante il microbioma di Scott e Mark abbia mantenuto le sue caratteristiche individuali, un numero maggiore di cambiamenti nella composizione e funzione della comunità microbica è stato osservato durante il periodo di volo di Scott rispetto al gemello Mark.

In particolare, nel microbioma di Scott si è evidenziato un incremento nel rapporto tra i phyla Firmicutes e Bacteroidetes. I Firmicutes sono batteri noti per essere associati a una dieta ricca di grassi e all’obesità. Tuttavia, tale rapporto è tornato ai livelli precedenti al volo spaziale in poche settimane dopo il ritorno a terra. Queste evidenze, potranno essere utili per elaborare diete migliori per gli astronauti non solo per il controllo del peso ma soprattutto per mantenere il sistema immunitario in buono stato.

Infine, la buona notizia è che la diversità del microbioma, spesso associata a una indicazione di salute del microbioma stesso, non è diminuita durante il volo spaziale.

Quali sono perciò le conclusioni?

Essenzialmente che non ci sono gravi controindicazioni per l’uomo per effettuare viaggi spaziali di lunga durata e non solo per quanto riguarda il microbioma ma anche per i parametri fisiologici e genetici (nell’articolo su Science maggiori dettagli). Certo, ulteriori analisi devono essere fatte per poter escludere ogni rischio, ma si sa che le nuove frontiere si conquistano passo dopo passo e anche a prezzo di qualche sacrificio.