Dlaczego astronauci tracą masę kostną? Jest odpowiedź

Warunki mikrograwitacyjne mają różnoraki wpływ na zdrowie astronautów. Długotrwałe przebywanie w przestrzeni kosmicznej zaburza rytm dobowy, ma negatywny wpływ na wzrok i zmniejsza gęstość kości astronautów. Opublikowane na łamach czasopisma naukowego "Cell Reports" badanie pokazuje, że jedną z przyczyn tej ostatniej dolegliwości mogą być zmiany w składzie mikrobioty jelitowej - wszystkich mikroorganizmów zasiedlających jelita ssaków.

Celem eksperymentu było określenie, jak zmienia się mikrobiota podczas długotrwałej ekspozycji na mikrograwitację oraz czy jest to w jakikolwiek sposób związane ze zmianami w gęstości kości. Aby to sprawdzić, naukowcy wysłali 20 gryzoni na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Po upływie 4,5 tygodnia 10 zwierząt powróciło na Ziemię, a 10 kolejnych pozostało w kosmosie na kolejne tygodnie. Przez cały czas trwania eksperymentu, kontrolna grupa 20 gryzoni trzymana była w identycznych warunkach, ale w ziemskiej grawitacji.

Naukowcy badali i oceniali skład mikrobioty jelitowej zwierząt przed startem, po powrocie na Ziemię i na koniec badania. Okazało się, że pobyt w kosmosie spowodował zwiększenie różnorodności drobnoustrojów jelitowych. Gatunki bakterii, których liczebność była szczególnie podwyższona u zwierząt przebywających poza Ziemią, związane są z produkcją cząsteczek wpływających na proces przebudowy kości. Im dłużej zwierzęta przebywały na stacji kosmicznej, tym liczniejsze były populacje tych drobnoustrojów.

- To kolejny żywy przykład pokazujący dynamiczne interakcje między mikrobiotą jelitową a organizmem gospodarza - wyjaśnił Wenyuan Shi z Instytutu Forsytha na uniwersytecie Cambridge w Massachusetts. - Mikroorganizmy w naszych jelitach stale reagują na czynniki środowiskowe, nawet mikrograwitację.

Badacze przypominają, że kości nie są tworem statycznym - nawet u dorosłych osób materiał, który je tworzy, jest stale dodawany i usuwany w procesie zwanym przebudową. Badania sugerują, że drobnoustroje jelitowe pełnią ważną rolę w kontroli tego mechanizmu. Te same drobnoustroje wytwarzają też różne cząsteczki metaboliczne, spośród których co najmniej kilka oddziałuje pośrednio z komórkami odpowiedzialnymi za przebudowę kości.

- Podróże kosmiczne wpływają na mikrobiotę na różne sposoby. Przede wszystkim w grę wchodzą siły fizyczne, mikrograwitacja i ekspozycja na promieniowanie kosmiczne, które oddziałują nie tylko na komórki ludzkiego ciała, ale także na komórki bakteryjne - wyjaśnia Joseph K. Bedree z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, główny autor badania.

Na mikrobiotę gryzoni mogły wpływać także inne czynniki. Przykładowo, zwierzęta nie były w stanie zaangażować się w koprofagię, czyli normalne u gryzoni zjawisko polegające na zjadaniu własnych odchodów, niezbędne do ponownego wprowadzenia drobnoustrojów do jelit. Po powrocie na Ziemię gryzonie wróciły do tego zachowania, co mogło przyspieszyć odbudowę mikrobioty.

- Dobrą wiadomością jest więc to, że chociaż skład mikroorganizmów zmienia się, zmiany te mogą ustępować po powrocie na Ziemię - dodali naukowcy.

Badacze podkreślają, że badanie to wiele wnosi do lepszego zrozumienia zależności pomiędzy warunkami panującymi w kosmosie, drobnoustrojami zamieszkującymi nasze jelita i gęstością kości. Dalsze prace nad tym tematem planują prowadzić już na Ziemi.

- Jeśli uda nam się dowiedzieć, które drobnoustroje wspierają utrzymanie gęstości kości, może to pomóc astronautom zachować lepsze zdrowie podczas podróży kosmicznych - podsumował Shi. - Potencjalnie może to doprowadzić do opracowania nowych terapii chorób, takich jak osteoporoza, czyli być przydatne nie tylko dla kosmonautów - dodał.