por Shelly Fan
Gracias a SpaceX, viajar más allá de la Tierra ahora parece bastante tangible para nosotros, los plebeyos.
Es cierto que un boleto a la Estación Espacial Internacional actualmente cuesta $ 55 millones. Tecnológicamente, sin embargo, el aterrizaje triunfal de la cápsula Dragon que transportaba astronautas de SpaceX a principios de este año muestra que tienen las habilidades para hacer que los viajes espaciales comerciales funcionen. Una excursión casual a Marte ya no parece una declaración de visión fantástica.
Sin embargo, llevar a las personas de forma segura al espacio es solo un paso. Hacer que regresen y vuelvan saludables es otra.
Desde el lanzamiento de Laika, la pionera espacial que orbitó la Tierra en 1957, los científicos han sabido que los viajes espaciales afectan al cuerpo humano. El corazón y los vasos sanguíneos se ponen rígidos. El riesgo de cáncer aumenta. El sistema inmunológico se vuelve loco. El cerebro sufre lentamente una degeneración similar al envejecimiento. Algunos de estos efectos perjudiciales para la salud son reversibles una vez que los viajeros espaciales vuelven a estar bajo el control de la gravedad; otros se demoran. Todavía no estamos seguros de qué problemas de salud persisten a largo plazo.
Pero una cosa está clara: para seguir empujando las próximas fronteras de los viajes espaciales, necesitamos contramedidas efectivas. ¿Y si ya hay uno en nuestras farmacias?
Este mes, una colaboración entre la NASA y varias instituciones de investigación identificó un “centro biológico central” que controla la salud durante los viajes espaciales. El culpable es la fábrica de energía de la célula, las mitocondrias, cuya función se descompone de una manera inquietantemente similar al envejecimiento. Como cortar la energía y el agua en una ciudad, las interrupciones de las mitocondrias reverberan en las células y órganos, lo que puede generar problemas para dormir, el sistema inmunológico y más en el espacio. Los resultados se publicaron en Cell .
“Empezamos preguntando si existe algún tipo de mecanismo universal en el cuerpo en el espacio…” dijo el autor principal, el Dr. Afshin Beheshti, de la División de Biociencias Espaciales de la NASA en el Centro de Investigación Ames en Silicon Valley, California. “Lo que descubrimos una y otra vez fue que algo está sucediendo con la regulación de las mitocondrias que hace que todo se salga de control”.
Es una gran noticia. Debido a que la mitocondria es fundamental para la salud, ya contamos con varios medicamentos y suplementos nutricionales aprobados por la FDA para respaldar su función. Sin embargo, al igual que la lucha contra el envejecimiento, luchar contra un enemigo biológico puede no ser suficiente para revertir todos los problemas de salud en los viajes espaciales. Pero seguro que es un gran lugar para comenzar.
La salud espacial se convierte en big data
El estudio es parte de un paquete de más de dos docenas de artículos publicados esta semana utilizando la plataforma GeneLab de la NASA.
GeneLab combina dos de las mejores tendencias de la ciencia moderna, big data y open source, en una biblioteca masiva de datos que van desde estudios en animales hasta humanos. Mediante el uso de macrodatos, explicaron los autores, es posible buscar cambios clave en el cuerpo humano a nivel molecular en respuesta a los vuelos espaciales. “Tal conocimiento podría usarse para diseñar contramedidas eficientes que beneficiarían a los astronautas y la salud de las personas en la Tierra”, escriben.
Para empezar, aprovecharon los datos de salud de 59 astronautas y cientos de otras muestras de tejido que fueron trasladadas al espacio. Es un conjunto de datos increíblemente completo, que contiene todo, desde genes hasta proteínas y metabolismo. Por ejemplo, el equipo podría analizar cómo se activan o desactivan los genes durante los vuelos espaciales, denominados epigenética, lo que proporciona información sobre cuáles de los procesos celulares cambian en el espacio. Es similar a tratar de analizar los patrones de tráfico de una ciudad mientras estás ciego, pero tener una gran cantidad de información sobre cada uno de los autos, cómo se mueven, las rutas que conducen o qué tan rápido conducen, sin tener una idea previa de cómo circula el tráfico. debería estar en movimiento.
De esta manera, el equipo pudo realizar una expedición de pesca imparcial en el tráfico biológico de una célula. Valió la pena. Independientemente de si observaron las células humanas o de ratón expuestas al espacio, independientemente de si se trataba de riñón, ojo u otro tejido, un factor siguió apareciendo: las mitocondrias.
“Me sorprendió por completo ver que las mitocondrias son tan importantes, porque no estaban en nuestro radar”, dijo Beheshti. Pero, “observamos los problemas en el hígado y vimos que eran causados por vías relacionadas con las mitocondrias. Luego miramos los problemas a los ojos y vimos los mismos caminos. Fue entonces cuando nos interesamos en echar un vistazo más profundo “.
El centro de las mitocondrias
Como cualquier fábrica, la mitocondria libera “contaminantes” en la célula a medida que genera energía. Estas moléculas dañinas normalmente se neutralizan rápidamente, piense en la captura de carbono. Pero a medida que envejecemos, el funcionamiento interno de las mitocondrias comienza a descomponerse, lo que provoca estrés en la fábrica y más contaminantes en la célula.
Da la casualidad de que en los vuelos espaciales se producen procesos similares, una especie de envejecimiento acelerado. En el tejido hepático, muscular y renal de ratones de vuelo espacial, así como en muestras de orina de astronautas, el equipo encontró signos reveladores de problemas mitocondriales. A medida que la fábrica de energía se descompone, explican los autores, la célula a veces intenta compensar en exceso, como empujar una instalación nuclear dañada. Esto, a su vez, puede hacer que el sistema inmunológico guardián de la célula reaccione, pero no siempre de manera beneficiosa.
Para probar su teoría, el equipo recurrió a datos del Estudio de gemelos de la NASA, protagonizado por los astronautas Mark y Scott Kelly. El estudio pionero comparó a Scott, que estaba en el espacio, con su hermano gemelo en la Tierra, Mark, a través de una serie de pruebas integrales que van desde la genética hasta muestras de fluidos corporales. El equipo analizó la salud de las mitocondrias y las células inmunes en los hermanos gemelos, y descubrió que el vuelo espacial reducía la capacidad de Scott para neutralizar los contaminantes de sus mitocondrias, algo peligroso para los vuelos espaciales a largo plazo. En comparación con Earthling Mark, el sistema inmunológico de Scott también se aceleró mientras estaba en el espacio, con signos de fragmentos mitocondriales dañados en su sangre y orina.
Pero el papel de las mitocondrias no se detiene en el sistema inmunológico. Sorprendentemente, también podría afectar el ritmo circadiano de una persona o el reloj natural interno de nuestro cuerpo de cuándo dormir, comer y despertar, dijo el equipo. Aún más extraños son los vínculos de las mitocondrias con nuestro sentido del olfato, que tiende a disminuir en el espacio. Investigaciones anteriores también muestran que la fábrica de energía está relacionada con problemas del corazón y los vasos sanguíneos y muchos otros órganos en la Tierra, aunque necesitamos ver si lo mismo ocurre en el espacio.
¿Un centro para gobernarlos a todos?
¿Son los problemas de las mitocondrias el fin de la salud de los viajes espaciales? Probablemente no. Un artículo hermano , uno de más de dos docenas , cubrió seis características de salud principales de la biología de los vuelos espaciales, siendo las mitocondrias solo un factor.
Traducción: solo estamos rascando la superficie del mantenimiento de la salud en los vuelos espaciales a largo plazo.
Sin embargo, el estudio sigue siendo un tour-de-force tecnológico y un triunfo. Si la disfunción de las mitocondrias es uno de los principales villanos, ya sabemos cómo combatirla. Una opción para frenar o frenar los problemas de las mitocondrias es a través de la dieta. La fábrica de energía necesita alimentos para poder producir energía, por lo que lo que comen los viajeros espaciales tiene un impacto en su salud. La “terapéutica nutricional mitocondrial” es una búsqueda científica que aún es temprana y está en evolución, pero ya hay algunos indicios de tratamientos efectivos, dijo el equipo.
La otra es confiar en cócteles que apoyen la función mitocondrial, que ya están disponibles. El candidato más fuerte es una píldora llamada coenzima Q10 (CoQ10), un antioxidante que se usa para combatir los contaminantes celulares y un componente favorito en el cuidado de la piel anti-envejecimiento.
“La fruta madura ahora sería probar algunos de estos medicamentos con modelos animales y celulares en el espacio”, dijo Beheshti.
Crédito de imagen: NASA