Je leest:

Tweelingstudie geeft eerste inkijkje in gezondheidseffecten van lange ruimtereis

Tweelingstudie geeft eerste inkijkje in gezondheidseffecten van lange ruimtereis

Auteur: | 15 april 2019

Een jaar in de ruimte lijkt op de lange termijn nauwelijks nadelige gezondheidseffecten te hebben voor astronauten. Dat blijkt uit de eerste resultaten van de NASA twin study, waarin biologisch materiaal van astronaut Scott Kelly en zijn tweelingbroer Mark werd onderzocht. Het is echter nog te vroeg voor definitieve conclusies.

Scott Kelly (rechts) en zijn eeneiige tweelingbroer Mark (links).

Astronaut Scott Kelly kwam zelf met het idee voor de twin study, toen hij met NASA in gesprek was over een 340 dagen durende missie naar ruimtestation ISS. Hij en zijn eeneiige tweelingbroer Mark stonden voor, tijdens en na de missie verschillende keren bloed en ontlasting af.

Een eeneiige tweeling ontstaat uit één bevruchte eicel. De broers Kelly zijn daardoor genetisch identiek. Verschillen in het DNA van eeneiige tweelingen zijn altijd het gevolg van de omgeving. Daarom is het interessant om een vergelijking te maken tussen een tweelingbroer in de ruimte en een tweelingbroer op aarde.

Langere ruimtemissies

De ruimte is een uitdagende omgeving. Er is geen zwaartekracht en de blootstelling aan straling is hoger dan op aarde. Astronauten leven geïsoleerd. Ze krijgen weinig beweging, kunnen alleen eten wat voorradig is in het ruimtestation en hebben vaak een verstoord slaap-waakritme. Bij terugkomst op aarde eist dit zijn tol. Botten en spieren zijn verzwakt en veel astronauten kampen na een ruimtemissie met slaapproblemen.

Deze effecten zijn omkeerbaar. Na enige tijd terug op aarde herstellen de astronauten volledig. De meeste ruimtemissies duren op dit moment maximaal zes maanden. Maar in de toekomst wil NASA ook langere trips maken, zoals naar Mars. Zo’n missie zal minstens een aantal jaren in beslag nemen. Wat gebeurt er dan met het lichaam van astronauten? En herstellen die effecten ook na terugkomst op aarde? Het onderzoek met Scott en Mark Kelly geeft daarop nu de eerste antwoorden.

De cabine van Scott Kelly aan boord van ISS. Tijdens een ruimtemissie heb je weinig bewegingsvrijheid en weinig privacy.

Activiteit van genen

Verschillende onderzoeksteams bekeken het DNA van de twee broers. Zij richtten zich met name op genexpressie; welke genen staan aan en welke genen staan uit. Een opvallende vinding was een verandering van de activiteit van mitochondriale genen. Mitochondriën zijn de energiefabriekjes van de cel. Als het niet lukt om via de normale weg energie te produceren, schakelen de mitochondriën over op glycolyse: een chemische reactie waarbij glucose wordt omgezet in lactaat. Tijdens de missie was de productie van lactaat bij Scott Kelly verhoogd. Dat kan erop wijzen dat de mitochondriën in de ruimte niet goed werken. Het effect normaliseerde na terugkomst op aarde.

Een ander opvallend verschil zat in de activiteit van sommige genen van het afweersysteem. Bij Scott werden die genen sterker geactiveerd dan bij Mark en dat bleef ook zo na terugkomst op aarde. Het afweersysteem van Scott werkt harder dan dat van Mark. Scott had ook hogere ontstekingswaarden. Blijkbaar veroorzaakt de ruimtemissie stress in het lichaam, die langdurig aanhoudt.

Uitgelicht door de redactie

In memoriam Sanne Deurloo

Geneeskunde
Een vreemde ontmoeten en levens redden op Lowlands

Biologie
Piemels en doodskisten tussen de Lowlands-optredens

Telomeren en het microbioom

Susan Bailey van de Colorado State University keek specifiek naar telomeren, de beschermende stukjes DNA aan het uiteinde van chromosomen. Normaal gesproken worden deze stukjes bij iedere celdeling iets korter. Maar in de ruimte bleken veel telomeren gek genoeg juist langer te worden. Ook dit effect verdwijnt na terugkomst op aarde. Sommige telomeren werden vervolgens juist snel korter. Wat deze verrassende effecten betekenen voor de gezondheid van Scott Kelly op de lange termijn is nog niet te voorspellen.

Een laatste opvallende ontdekking werd gedaan door het team dat onderzoek deed naar het microbioom, de verzameling micro-organismen in het darmstelsel. De meeste micro-organismen in onze darmen – ongeveer negentig procent – behoren tot de Firmicutes en de Bacteroideten. Beide categorieën bevatten zowel goede als slechte bacteriën. Bij gezonde mensen is er een evenwicht, waardoor soorten van beide groepen ongeveer evenveel voorkomen. In de ontlasting van Scott Kelly uit de ruimte was dit evenwicht verstoord. Er waren meer Fimicutes en juist minder Bacteroideten. De onderzoekers kunnen niet zeggen of deze verschuiving gunstig is of juist niet. Ze zagen wel dat het evenwicht zich weer herstelde na terugkomst op aarde.

Een jaar in de ruimte heeft biologische effecten. De meeste daarvan zijn omkeerbaar. Toekomstig onderzoek moet uitwijzen wat de risico’s zijn van langere ruimtemissies voor de gezondheid van astronauten.

Voorbereid de ruimte in

De resultaten van de twin study geven een eerste inkijkje in de gezondheidseffecten van een lange ruimtereis. Conclusies kunnen de wetenschappers er nog niet aan verbinden. Daarvoor zijn twee proefpersonen echt te weinig. NASA wil in de toekomst bij meer astronauten biologisch materiaal afnemen om te kijken of dezelfde effecten optreden.

Zulk onderzoek is hard nodig, stellen Europese biologen in vakblad Science. Zeker als er plannen zijn voor een missie naar Mars. “Een jaar in ruimtestation ISS stelt astronauten bloot aan gewichtsloosheid, straling en andere veroorzakers van stress. Dat kan op de lange termijn leiden tot problemen met zien, hart- en vaatziekten en cognitieve achteruitgang”, schrijven zij. “Bij een missie naar Mars zal de impact van straling vijf keer groter zijn dan bij deze missie. Dat verhoogt de kans op het ontstaan van deze klachten alleen maar. Bovendien ontstaat dan ook het risico op de ontwikkeling van kanker”. Door dit soort analyses kunnen we de risico’s van astronauten beter inschatten en ze voorbereid de ruimte in sturen.

Bronnen:

  • Francine Garrett-Bakelman e.a. The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight Science, 12 april 2019 (online), doi:10.1126/science.aau8650
  • Markus Löbrich en Penny Jeggo Hazards of human spaceflight Science, 12 april 2019 (online), doi:10.1126/science.aaw7086
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 april 2019

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.