La profesora de la CSU Susan Bailey fue una de los más de 80 científicos de 12 universidades que llevaron a cabo investigaciones sobre el experimento de los gemelos: Mark permaneció en la Tierra mientras Scott orbitaba en las alturas durante casi un año. Este inmenso trabajo fue coordinado por el Programa de Investigación Humana de la NASA.

Bailey ha continuado su investigación de la NASA y ahora se une a más de 200 investigadores de docenas de grupos académicos, gubernamentales, aeroespaciales e industriales para publicar un paquete de 30 artículos científicos en cinco revistas de Cell Press.

Jared Luxton, quien recientemente recibió su doctorado en biología celular y molecular en la CSU, es el primer autor de dos de los estudios. Ahora es un científico de datos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos en Fort Collins.

La investigación, que incluye un artículo general que cubre lo que los investigadores han aprendido sobre las características fundamentales de los vuelos espaciales, representa el mayor conjunto de datos de biología espacial y efectos sobre la salud de los astronautas jamás producido.

Para Bailey, también es un hito que marca muchos años de trabajo con la NASA, que incluyó su papel principal en estudios básicos de radiación y el honor de ser seleccionada como investigadora para el Estudio de Gemelos y proyectos de investigación simultáneos que involucran a astronautas. Durante este tiempo, varios estudiantes de posgrado en su laboratorio obtuvieron títulos de doctorado bajo su tutela.

«Ahora tenemos una base sobre la que construir: cosas que sabemos que debemos buscar en los futuros astronautas, incluidos los cambios en la longitud de los telómeros y las respuestas al daño del ADN», explica Bailey.

«De cara al futuro, nuestro objetivo es tener una mejor idea de los mecanismos subyacentes, de lo que sucede durante los vuelos espaciales de larga duración en el cuerpo humano y cómo varía entre las personas –prosigue–. No todo el mundo responde de la misma manera. Ese fue uno de los buenos cosas acerca de tener la cohorte más grande de astronautas en estos estudios».

Bailey es una experta en telómeros y daños en los ADN inducidos por la radiación, áreas de investigación de gran interés en todo el mundo cuando se publicó el Estudio de los gemelos. En ese estudio, ella y su equipo encontraron que los telómeros de Scott de sus glóbulos blancos se alargaron mientras estaba en el espacio y, posteriormente, volvieron a su longitud casi normal después de que él regresara a la Tierra.

Los telómeros son unas «tapas» protectoras en los extremos de los cromosomas que se acortan a medida que una persona envejece. Los grandes cambios en la longitud de los telómeros podrían significar que una persona está en riesgo de un envejecimiento acelerado o las enfermedades que acompañan al envejecimiento, como las enfermedades cardiovasculares y el cáncer.

En la última investigación, Bailey, Luxton, la investigadora asociada principal Lynn Taylor y su equipo estudiaron a un grupo de 10 astronautas no relacionados, incluido el exalumno de CSU doctor Kjell Lindgren, comparando los resultados con los hallazgos de los gemelos Kelly. Los investigadores no tuvieron acceso a la sangre en vuelo ni a otras muestras de todos los miembros de la tripulación, pero Bailey explica que tenían muestras de sangre antes y después del vuelo espacial para todos.

Las investigaciones involucraron a astronautas que pasaron aproximadamente seis meses en la Estación Espacial Internacional en órbita terrestre baja, que está protegida de algunas radiaciones espaciales. A pesar de la protección, los científicos encontraron evidencia de daños en el ADN que podrían ser señales de advertencia de posibles efectos en la salud.

Entre los nuevos hallazgos, el equipo de investigación encontró que el estrés oxidativo crónico durante los vuelos espaciales contribuyó al alargamiento de los telómeros que observaron. También encontraron que los astronautas en general tenían telómeros más cortos después del vuelo espacial que antes. El equipo también observó diferencias individuales en las respuestas.

Para obtener más información sobre estos hallazgos, el equipo de Bailey también estudió a escaladores gemelos que escalaron el Everest un entorno extremo en la Tierra. Los gemelos que no escalaban permanecieron a menor altitud, incluso en Colorado. Sorprendentemente, el equipo encontró pruebas similares de estrés oxidativo y cambios en la longitud de los telómeros en los escaladores.

Christopher Mason, profesor asociado de Weill Cornell Medicine y coautor de Bailey, realizó análisis de expresión genética en los escaladores del Everest. Encontró evidencia de una vía de mantenimiento de la longitud de los telómeros independiente de la telomerasa, basada en la recombinación, que se sabe que produce telómeros más largos.

En este sentido, Bailey explica que cuando ocurre el estrés oxidativo crónico daña los telómeros. «Las células sanguíneas normales están muriendo y tratando de sobrevivir, señala. Se están adaptando a su nuevo entorno. Algunas células activarán una vía alternativa para mantener funcionando sus telómeros. Es similar a lo que sucede con algunos tumores. Algunas de las células emergen de ese proceso. Eso es lo que creemos que estamos viendo durante vuelos espaciales también».

Luxton apunta que el mecanismo descrito anteriormente, conocido como alargamiento alternativo de los telómeros, o ALT, fue un hallazgo inesperado. «Usualmente se ve eso en el cáncer o en embriones en desarrollo», recuerda.

De manera similar a las conclusiones del Estudio de los Gemelos, Bailey apunta que los nuevos hallazgos tienen implicaciones para los futuros viajeros espaciales que establezcan una base en la Luna o viajen a Marte, o incluso como turista espacial. Las misiones de exploración de larga duración implicarán un mayor tiempo y distancia fuera de la protección de la Tierra.

Aunque los telómeros más largos en el espacio pueden parecer algo bueno, tal vez incluso una «fuente de juventud», la científica advierte de que sospecha que la historia tiene un final algo diferente. «La vida útil prolongada, o inmortalidad, de las células que han sufrido daños en los ADN inducidos por la radiación espacial, como las inversiones cromosómicas, es una receta para un mayor riesgo de cáncer», alerta.

noviembre 27/2020 (Europa Press) Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

Durante los vuelos espaciales los astronautas están continuamente expuestos a la ingravidez, lo que requiere adaptación y puede causar cambios en el organismo. En este sentido, el estudio, publicado en Frontiers in Physiology, ha utilizado imágenes de resonancia magnética fu ncional (fMRI) para medir la conectividad cerebral en 11 astronautas.

El equipo realizó fMRIs cerebrales en los participantes antes y después del desarrollo de misiones espaciales que duraron un promedio de seis meses. Estos datos fueron comparados con los de voluntarios sanos que se habían quedado en la Tierra. De este modo, pudieron observar cambios en las conexiones cerebrales de los cosmonautas.

Los hallazgos han puesto de relieve una disminución de la conectividad entre la corteza cerebral y los núcleos vestibulares. Bajo la gravedad de la Tierra los núcleos vestibulares son responsables de procesar las señales procedentes del sistema vestibular, pero en el espacio el cerebro puede reducir el peso de la actividad de estas estructuras para evitar información contradictoria sobre el medio ambiente, han explicado los investigadores.

Por otro lado, descubrieron que tras un vuelo espacial las conexiones entre el cerebelo y otras estructuras, particularmente las responsables del movimiento, disminuyen. Asimismo, estas imágenes mostraron un aumento de las conexiones entre la corteza insular en los hemisferios izquierdo y derecho, y entre la corteza insular y otras áreas del cerebro.

Así, Ekaterina Pechenkova, investigadora de HSE, ha explicado que el aumento de la conectividad entre la corteza insular en los hemisferios izquierdo y derecho fue mayor en aquellos astronautas que experimentaron un proceso de adaptación inicial más incómodo en la estación espacial, por ejemplo, aquellos que sufrieron sensación de vértigo.

Los investigadores han concluido que estos datos ayudarán a entender mejor los diferentes periodos de adaptación para un vuelo espacial, y a desarrollar una formación individual más eficaz, así como programas específicos para viajeros espaciales.

setiembre 02/2019 (Europa Press) – Tomado del Boletín temático en Medicina. Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

Artículo de referencia:

Ekaterina Pechenkova, Inna Nosikova, Alena Rumshiskaya, Liudmila Litvinova, and cols..: Alterations of Functional Brain Connectivity After Long-Duration Spaceflight as Revealed by fMRI. Front. Physiol., 2019. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00761

Usando ratones a los cuales se les ha hecho un trasplante de células madre humanas, el equipo de Christopher Porada ha comprobado que la radiación a afrontar en esos viajes podría incrementar el riesgo de leucemia en los astronautas, y ha evaluado a fondo esta influencia.

El grupo ha identificado y está evaluando actualmente un suplemento dietético común por su aparente capacidad de proteger a los astronautas contra estos efectos dañinos.

El objetivo del nuevo estudio ha sido evaluar los efectos directos de partículas energéticas solares simuladas y de rayos cósmicos galácticos sobre las células madre hematopoyéticas humanas. Estas células madre suponen menos del 0,1 % de la médula ósea en adultos, pero producen los muchos tipos de células sanguíneas que circulan a través del cuerpo y que trabajan transportando oxígeno, luchando contra las infecciones y eliminando cualquier célula maligna que surja.

Para el estudio, se expusieron células madre hematopoyéticas humanas de donantes sanos con edades típicas de astronautas (de 30 a 55 años) a dosis de protones e iones de hierro como las de una misión a Marte, los mismos tipos de radiación a los que estarían expuestos los astronautas en el espacio profundo. Después se realizaron análisis para determinar el impacto específico de la exposición.

Estos niveles de exposición resultaron tener un efecto notablemente grave en la salud y en la función de las células madre hematopoyéticas humanas. Dicha exposición redujo su capacidad de producir casi todos los tipos de células sanguíneas, a menudo en un 60 a 80 por ciento.

Estudios previos de otros científicos habían ya demostrado que la exposición a altas dosis de radiación terrestre, como rayos X, puede tener efectos dañinos (incluso letales) sobre la capacidad del cuerpo de producir células sanguíneas, y que puede aumentar notablemente la probabilidad de aparición de cánceres, sobre todo leucemias. Sin embargo, el nuevo estudio es el primero en mostrar un efecto dañino de las dosis bajas de radiación espacial típicas de una misión.
marzo 17/2017 (noticiasdelaciencia.com)

Leer más en:

In vitro and in vivo assessment of direct effects of simulated solar and galactic cosmic radiation on human hematopoietic stem/progenitor cells

El estudio financiado por la NASA implicó someter a ratones a variadas  dosis de radiación, incluyendo niveles comparables a los que los astronautas experimentarían durante una misión a Marte.

Los ratones expuestos a radiación fueron mucho más propensos a no lograr recordar objetos o lugares, lo cual sugiere un deterioro neurológico precoz.

«La radiación cósmica galáctica representa una amenaza importante para los futuros astronautas», dijo Michael O’Banion, profesor de la Universidad de Rochester y autor principal del estudio publicado en la revista científica PLoS  ONE.

«Este estudio demuestra por primera vez que la exposición a niveles de radiación equivalentes a una misión a Marte podría producir problemas cognitivos y acelerar los cambios en el cerebro que están asociados con la enfermedad de Alzheimer».

La NASA planea misiones tripuladas a un asteroide lejano en 2021 y a Marte en 2035. Un viaje de ida y vuelta al planeta rojo podría llevar hasta tres años.

Mientras que el espacio está lleno de radiación, el campo magnético de la Tierra protege en general al planeta y a los seres humanos ubicados en una órbita baja de la Tierra de esas partículas. Pero una vez que los astronautas salen de la órbita terrestre están expuestos a una lluvia de diferente radiación.

En los últimos 25 años, la NASA ha financiado investigaciones para  determinar los riesgos potenciales de los viajes espaciales para la salud  humana, con el objetivo de desarrollar contramedidas y determinar si estos  riesgos pueden poner en peligro las misiones tripuladas prolongadas al espacio  profundo.

Varios estudios anteriores han demostrado el potencial de desarrollar  cáncer, enfermedades cardiovasculares y trastornos musculoesqueléticos por el  impacto de la radiación cósmica galáctica.

Pero el estudio de la Universidad de Rochester examinó el impacto potencial  de la radiación espacial en la neurodegeneración, y, en particular, en los  procesos biológicos en el cerebro que contribuyen al desarrollo de la  enfermedad de Alzheimer.

Los cerebros de los ratones también mostraron signos de alteraciones  vasculares y una mayor acumulación de lo normal de beta amiloide, la proteína  «placa» que se acumula en el cerebro y es una de las características de la  enfermedad.

«Estos hallazgos sugieren claramente que la exposición a la radiación en el  espacio tiene el potencial de acelerar el desarrollo de la enfermedad de  Alzheimer», dijo O’Banion.

«Este es otro de los factores que la NASA, que está claramente preocupada  por los riesgos para la salud de los astronautas, tendrá que tener en cuenta al  planear futuras misiones».
enero 6/2013 (AFP)

Tomado del Boletín de Prensa Latina: Copyright 2012 «Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.»

Jonathan D. Cherry, Bin Liu, Jeffrey L. Frost, Cynthia A. Lemere, Jacqueline P. Williams, John A. Olschowka, et. al. Galactic Cosmic Radiation Leads to Cognitive Impairment and Increased Aß Plaque Accumulation in a Mouse Model of Alzheimer’s Disease. PLOS ONE 2012. Doi: 10.1371/journal.pone.0053275.

Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Texas, sugirieron en la revista Journal of Radiology que los ojos y cerebros de los cosmonautas presentan un mayor riesgo de daños por la cantidad de tiempo que están en órbita.

Pruebas de resonancia magnética hechas a 27 personas que llevaron más de 100 días en el espacio mostraron un exceso de fluido cerebro espinal en el 33 % de los casos.

También se observó un aplanamiento de los globos oculares en el 22 % y cambios en la glándula pituitaria y su conexión en el cerebro en otros individuos.

La glándula pituitaria segrega hormonas encargadas de regular la homeostasis incluyendo las hormonas trópicas que regulan la función de otras glándulas del sistema endocrino.

Ya se conocía que la vida en condiciones de ingravidez durante periodos prolongados puede causar la pérdida de densidad ósea y de masa muscular. También hay peligros asociados con la radiación procedente del sol.

Pero hasta ahora, no se sabía de otros problemas de salud serios vinculados a la falta de gravedad.

Los resultados de este estudio pueden tener un impacto en la preparación de futuras misiones espaciales que impliquen pasar varios meses en el espacio
marzo 13/2012 (PL)

Tomado del boletín de selección temática de Prensa Latina: Copyright 2011 «Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.»

Larry A. Kramer.MRI Explores Mystery of Ocular Pathology After Space FlightMRI Explores Mystery of Ocular Pathology After Space Flight.Journal of Radiology.Mar 14/2012