¿Por qué los astronautas son más propensos a enfermar en el espacio?

La vida en el espacio supone una enorme adaptación. Además de orbitar el planeta a 400 kilómetros por encima de la superficie terrestre, los astronautas se ven privados de ciertas constantes como los ritmos diarios del amanecer y el atardecer, la reconfortante presencia de la familia y la constante atracción al suelo de la gravedad.

Estos cambios no sólo desorientan psicológicamente: los viajes espaciales también provocan cambios fisiológicos masivos. El principal de ellos es el desplazamiento de fluidos de la parte inferior del cuerpo al tronco y la cabeza mientras los astronautas flotan en microgravedad. Esto puede provocar anemia, problemas oculares, cambios en la presión sanguínea y disfunciones inmunológicas. Todos los sistemas orgánicos se ven afectados, como demuestran las mediciones detalladas de los astronautas durante el entrenamiento y las misiones espaciales.

Un  nuevo estudio publicado en Frontiers in Immunology por Odette Laneuville, bióloga molecular de la Universidad de Ottawa (Canadá), y su equipo analizó cómo afectaban estos cambios al sistema inmunitario de 14 astronautas durante sus estancias a bordo de la Estación Espacial Internacional. El estudio descubrió cambios genéticos que indicaban un descenso de la función inmunitaria a los pocos días de llegar a la ISS, y una posterior vuelta a la situación de partida varios meses después de su regreso a la Tierra.

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Los resultados muestran cómo el sistema inmunitario se adapta rápidamente a la microgravedad y vuelve gradualmente a la normalidad. Los científicos pueden utilizar este tipo de información para comprender mejor desde las amenazas de enfermedades infecciosas durante los viajes espaciales hasta cómo pueden curarse las lesiones en condiciones de ingravidez.

"A los pocos minutos de estar en el espacio, el cuerpo cambia", afirma Jamie Foster, astrobióloga de la Universidad de Florida(Estados Unidos) que no participó en el estudio. "Pero no creo que tengamos todavía una idea muy clara de los cambios a largo plazo".

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Desacondicionar el cuerpo

Laneuville no empezó su carrera interesándose por la exploración espacial. Más bien sentía curiosidad por un problema de salud conocido como desacondicionamiento, la pérdida de fuerza muscular, densidad ósea y funcionamiento físico que se produce durante periodos prolongados de inactividad y reposo en cama.

Cuando se desarrolla, el desacondicionamiento puede requerir meses de rehabilitación intensiva y fisioterapia para recuperar la capacidad de realizar tareas normales como caminar, bañarse y vestirse. Laneuville quería saber más sobre la base biológica de esta dolencia, que podría dar a los científicos pistas sobre cómo aprovechar prevenciones o terapias eficaces.

Históricamente, los investigadores simulaban los efectos de la microgravedad a largo plazo pidiendo a la gente que permaneciera en cama, con los pies ligeramente elevados, durante meses. Eso significaba no levantarse para ir al baño, estirar las piernas o asaltar la nevera, nada. Estos experimentos, algunos de los cuales se originaron en la infancia de los programas espaciales estadounidense y soviético, revelaron una caída precipitada tanto de la densidad ósea como de la fuerza muscular, similar a la que los astronautas reportarían más tarde.

Para científicos como Laneuville, los estudios eran preocupantes. Entrenar a los astronautas para el espacio estaba muy bien, pero ¿qué pasaría con ellos cuando volvieran a tierra firme? Las alarmas resonaron en su cerebro cuando vio vídeos del famoso astronauta canadiense Chris Hadfield tras regresar de seis meses a bordo de la Estación Espacial Internacional.

"Se puede ver cómo se le cae el brazo. Parece débil. Parecía un paciente con un grave desacondicionamiento", explica Laneuville.

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Infecciones a bordo

Los músculos y los huesos no son las únicas partes del cuerpo que sufren en condiciones de microgravedad. Los tres astronautas del Apolo 7 sufrieron resfriados durante su misión. Muchos de los que se encuentran en la Estación Espacial Internacional presentan erupciones cutáneas e infecciones respiratorias leves, y los investigadores han descubierto que los viajes espaciales pueden reactivar virus latentes como el herpes simple, la varicela y el citomegalovirus.

En la Tierra, un herpes labial o un herpes zóster son dolorosos, pero rara vez ponen en peligro la vida. Sin embargo, en el espacio, la situación podría ser muy distinta. Dado que el buen funcionamiento del sistema inmunitario es parte integrante de la salud humana, los científicos empezaron a preguntarse qué significaría esto para la salud a largo plazo de los exploradores espaciales.

Para Laneuville, el estudio de los astronautas ofrecía la oportunidad de comprender cómo se adapta el cuerpo humano a los rigores de los vuelos espaciales y cómo los cambios inmunitarios influyen también en el desacondicionamiento. Aunque los investigadores habían estudiado la función inmunitaria de los astronautas en momentos puntuales, Laneuville quería ver cómo se adaptaba (o no) el sistema inmunitario durante periodos más largos. Con una subvención de la Agencia Espacial Canadiense, nació el proyecto MARROW (Marrow Adipose Reaction: Red Or White).

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Pistas genéticas

El equipo de Ottawa reclutó a 14 astronautas que pasaron al menos seis meses en la Estación Espacial Internacional y recogió 10 muestras de sangre de cada uno, desde 90 días antes de su partida hasta un año después de su regreso a la Tierra.

Laneuville utilizó estas muestras para rastrear cómo los glóbulos blancos activaban y desactivaban genes durante el viaje espacial. Estos cambios genéticos ayudan a controlar la capacidad de los glóbulos blancos para combatir patógenos. Este tipo de análisis, conocido como transcriptómica, podría proporcionar información sobre los genes que los glóbulos blancos utilizaron para responder a la microgravedad, lo que podría dar pistas sobre la función inmunitaria general.

A los pocos días de llegar a la ISS, todos los participantes en el estudio mostraron un acusado descenso en la actividad de muchos genes relacionados con el sistema inmunitario. A los dos y cuatro meses de estancia en la ISS, algunos de estos cambios empezaron a normalizarse. Sin embargo, no volvieron a la situación inicial hasta varios meses después de que los astronautas regresaran a casa. Es un patrón muy claro y único, afirma Laneuville.

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"No esperaba un cambio tan grande en la expresión génica. ¿Por qué iba a bajar el sistema inmunitario en microgravedad?", se pregunta. "Parece que el espacio tiene algo especial".

Para Evagelia Laiakis, bióloga radióloga de la Universidad de Georgetown (Estados Unidos), el largo seguimiento fue extremadamente importante.

El propio trabajo de Laiakis expone a ratones a una radiación análoga a los rayos cósmicos que los astronautas pueden encontrar al salir del campo magnético protector de la Tierra. La investigación ha demostrado que la radiación provocó cambios en la capacidad de los ratones para reparar el ADN y utilizar la energía de forma eficaz. Y lo que es más preocupante, los cambios persistieron durante cuatro meses, lo que equivale a entre 10 y 20 años en humanos.

"Fue muy sorprendente", afirma Laiakis. "Hubo algunos cambios persistentes, y los ratones nunca volvieron realmente a la normalidad con una dosis baja de nuestra radiación relacionada con el espacio". A medida que los seres humanos se aventuran más en el espacio, la exposición a la radiación podría agravar los cambios genéticos causados por la microgravedad.

Laneuville investiga actualmente si las personas en estudios de reposo en cama muestran cambios similares en la expresión génica. Si consigue identificar a las personas con alto riesgo de desacondicionamiento, ya sea en habitaciones de hospital o en futuros vuelos a Marte, Laneuville espera poder detener los efectos antes de que empiecen.