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Explicado: Como alguns dias no espaço podem mudar a biologia dos astronautas

Apenas cerca de 600 pessoas já viajaram para o espaço. A grande maioria dos astronautas nas últimas seis décadas, foram homens de meia-idade em missões de curta duração, de menos de 20 dias.

Hoje, com provedores e aviadores de voos espaciais privados, comerciais e multinacionais entrando no mercado, estamos testemunhando uma nova era de voos espaciais humanos. As missões variam de minutos, horas e dias a meses.

À medida que a humanidade olha para o futuro, retornando para a Lua na próxima década, as missões de exploração espacial serão muito mais longas, com muito mais viajantes espaciais e até mesmo turistas espaciais. Isso também significa que uma diversidade maior de pessoas experimentará o ambiente extremo do espaço – mais mulheres e pessoas de diferentes etnias, idades e condições de saúde.

Como as pessoas respondem de forma diferente aos estressores e exposições únicas do espaço, pesquisadores em saúde espacial, como eu, buscam entender melhor os efeitos do voo espacial na saúde humana. Com essas informações, podemos descobrir como ajudar os astronautas a permanecerem saudáveis ​​enquanto estão no espaço e quando retornarem à Terra.

Como parte do Estudo histórico dos gêmeos da NASAEm 2019, meus colegas e eu publicamos uma pesquisa inovadora sobre como um ano a bordo da Estação Espacial Internacional afeta o corpo humano.

eu sou um biólogo de câncer de radiação no Departamento de Ciências Ambientais e Radiológicas da Saúde da Universidade Estadual do Colorado. Passei os últimos anos continuando a desenvolver essa pesquisa anterior em uma série de artigos recentemente publicado em todo o portfólio de periódicos da Nature.

Esses artigos fazem parte do Pacote de manuscritos do Space Omics e Medical Atlasdados, protocolos e repositórios que representam a maior coleção já reunida para medicina aeroespacial e biologia espacial. Mais de 100 instituições de 25 países contribuíram para a liberação coordenada de uma ampla gama de dados de voo espacial.

O Estudo dos Gêmeos da NASA

Da NASA Estudo de gêmeos aproveitou uma oportunidade única de pesquisa.

A NASA selecionou o astronauta Scott Kelly para a primeira missão de um ano da agência, durante a qual ele passou um ano a bordo da Estação Espacial Internacional, de 2015 a 2016. No mesmo período, seu irmão gêmeo idêntico, Mark Kelly, ex-astronauta e atual senador dos EUA representando o Arizona, permaneceu na Terra.

Minha equipe e eu examinamos amostras de sangue coletados do gêmeo no espaço e de seu gêmeo geneticamente compatível na Terra antes, durante e depois do voo espacial. Descobrimos que os telômeros de Scott – as tampas protetoras nas extremidades dos cromossomos, muito parecido com a ponta de plástico que impede que um cadarço desfie – alongou-se, inesperadamente, durante seu ano no espaço.

Quando Scott retornou à Terra, no entanto, seus telômeros encurtaram rapidamente. Nos meses seguintes, seus telômeros se recuperaram, mas ainda estavam mais curtos depois de sua jornada do que antes de ele ir para o espaço.

À medida que você envelhece, seus telômeros encurtam devido a uma variedade de fatores, incluindo estresse. O comprimento dos seus telômeros pode servir como um indicador biológico do seu risco de desenvolver condições relacionadas à idade, como demência, doenças cardiovasculares e câncer.

Em um estudo separadominha equipe estudou uma coorte de 10 astronautas em missões de seis meses a bordo da Estação Espacial Internacional. Também tivemos um grupo de controle de participantes com idade e sexo correspondentes que permaneceram no solo.

Medimos o comprimento dos telômeros antes, durante e depois do voo espacial e novamente descobrimos que os telômeros eram mais longos durante o voo espacial e então encurtados no retorno à Terra. No geral, os astronautas tinham muito mais telômeros curtos depois do voo espacial do que antes.

Um dos outros investigadores do Estudo dos Gémeos, Christopher Masone eu conduziu outro estudo de telômeros – desta vez com dois alpinistas de alta altitude – um ambiente extremo um tanto semelhante ao da Terra.

Descobrimos que, ao escalar o Monte Everest, os telômeros dos alpinistas eram mais longos e, depois que eles desceram, seus telômeros encurtaram. Seus gêmeos que permaneceram em baixa altitude não experimentaram as mesmas mudanças no comprimento dos telômeros. Esses resultados indicam que não foi a microgravidade da estação espacial que levou às mudanças no comprimento dos telômeros que observamos nos astronautas — outros culpados, como o aumento da exposição à radiação, são mais prováveis.

Civis no espaço

Em nosso último estudoestudamos os telômeros da tripulação a bordo da missão Inspiration4 de 2021 da SpaceX. Esta missão teve a primeira tripulação totalmente civil, cujas idades abrangeram quatro décadas. Os telômeros de todos os membros da tripulação se alongaram durante a missão, e três dos quatro astronautas também exibiram encurtamento dos telômeros quando voltaram à Terra.

O que é particularmente interessante sobre essas descobertas é que a missão Inspiration4 durou apenas três dias. Então, não só os cientistas agora têm dados consistentes e reprodutíveis sobre a resposta dos telômeros ao voo espacial, mas também sabemos que isso acontece rapidamente. Esses resultados sugerem que mesmo viagens curtas, como uma escapada de fim de semana para o espaço, serão associadas a mudanças no comprimento dos telômeros.

Os cientistas ainda não entendem totalmente os impactos na saúde de tais mudanças no comprimento dos telômeros. Precisaremos de mais pesquisas para descobrir como telômeros longos e curtos podem afetar a saúde de longo prazo de um astronauta.

RNA telomérico

Em outro artigomostramos que a equipe do Inspiration4 – assim como Scott Kelly e os alpinistas de alta altitude – exibiram níveis aumentados de RNA telomérico, denominado TERRA.

Telômeros consistem em muitas sequências repetitivas de DNA. Elas são transcritas para TERRA, o que contribui para a estrutura do telômero e os ajuda a fazer seu trabalho.

Junto com estudos de laboratório, essas descobertas nos dizem que os telômeros estão sendo danificados durante o voo espacial. Embora ainda haja muito que não sabemos, sabemos que os telômeros são especialmente sensíveis a estresse oxidativo. Portanto, o dano oxidativo crônico que os astronautas sofrem quando expostos à radiação espacial 24 horas por dia provavelmente contribui para as respostas teloméricas que observamos.

Nós também escrevemos um artigo de revisão com uma perspectiva mais futurista de como entender melhor os telômeros e o envelhecimento pode começar a informar a capacidade dos humanos não apenas de sobreviver a viagens espaciais de longa duração, mas também de prosperar e até mesmo colonizar outros planetas. Fazer isso exigiria que os humanos se reproduzissem no espaço e que as gerações futuras crescessem no espaço. Não sabemos se isso é possível — ainda.

Telômeros de plantas no espaço

Meus colegas e eu também contribuímos com outros trabalhos para o pacote Space Omics e Medical Atlas, incluindo um artigo publicado na Nature Communications. A equipe do estudo, liderada pelo biólogo da Texas A&M Dorothy Shippen e biólogo da Universidade de Ohio Sarah Wyattdescobriu que, diferentemente das pessoas, as plantas que voaram no espaço não tinham telômeros mais longos durante o tempo em que estiveram a bordo da Estação Espacial Internacional.

As plantas, no entanto, aumentaram a sua produção de telomerasea enzima que ajuda a manter o comprimento dos telômeros.

Como qualquer um que já viu “O marciano” sabe, as plantas desempenharão um papel essencial na sobrevivência humana a longo prazo no espaço. Essa descoberta sugere que as plantas são talvez mais naturalmente adequadas para suportar os estressores do espaço do que os humanos.

Susan BaileyProfessor de Biologia e Oncologia do Câncer de Radiação, Universidade Estadual do Colorado

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

(Com exceção do título, esta história não foi editada pela equipe da NDTV e é publicada a partir de um feed distribuído.)

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