Alterações no sistema imunológico, perda óssea e muscular: investigação internacional revela os impactos dos voos espaciais na saúde

A equipe do SOMA aumentou em 10 vezes a quantidade de dados de voos espaciais humanos, com análises de mudanças na expressão genética, regulação genética, produção de proteínas, metabolismo e micróbios no corpo humano, e compilou mais de 75 bilhões de sequências genéticas em um atlas interativo acessível a outros pesquisadores.

“Este é o maior tesouro de dados de astronautas e da biologia espacial já divulgado”, disse Mason, em comunicado. “Esperamos que a partilha de dados ajude a acelerar as descobertas sobre os impactos dos voos espaciais na saúde e produza descobertas fundamentais sobre a saúde humana em geral.”

O trabalho de investigação começou com a missão Inspiration4, lançada em 16 de setembro de 2021 com a primeira tripulação totalmente civil de quatro pessoas para um voo de três dias para a órbita baixa da Terra.

Antes disso, a maioria dos dados sobre os impactos das viagens espaciais na saúde tinham sido recolhidos por agências espaciais patrocinadas pelo governo, de astronautas cuidadosamente selecionados e altamente treinados, mas não estava claro se esses dados se aplicariam de forma mais ampla ao público.

Mason atuou como investigador principal do trabalho da missão Inspiration4 em perfis clínicos da tripulação, pesquisa multiômica e biobanco. Os membros da tripulação coletaram amostras biológicas antes, durante e depois do voo e deram aos pesquisadores acesso total para estudar e compartilhar seus dados. Eles também conduziram uma bateria de experimentos durante o voo, incluindo o primeiro sequenciamento direto de RNA e biópsia de pele de astronautas

Os resultados dessa experiência foram comparados com os coletados em voos anteriores, em particular o NASA Twins Study, que analisou o astronauta Scott Kelly durante e após a sua missão de um ano na Estação Espacial Internacional (ISS) em 2015 e 2016 e descobriu que voos espaciais mais longos contribuem para mudanças significativas na expressão genética no sangue, particularmente no sistema imunitário e na reparação do DNA

Os dados da missão Inspiration4 mostraram que muitas das mesmas mudanças também ocorreram em viajantes espaciais de curto prazo. Em ambos os casos os telômeros, que cobrem as extremidades dos cromossomos, se alongaram.

Além disso, foram constatadas alterações no sistema imunológico, com um aumento nas proteínas anti-inflamatórias chamadas citocinas, nos astronautas após seu retorno à gravidade. As células imunológicas chamadas células T e monócitos CD16 também passaram por mudanças significativas.

“O sistema imunológico está preparado para lutar, mas ainda não sabe contra o que está lutando”, observou Mason, acrescentando que a exposição dos viajantes espaciais a baixas doses de radiação pode desencadear esta resposta imunitária, bem como as alterações dos telômeros.

Mas enquanto algumas partes do setor de defesa do corpo aumentam, outras diminuem. Por exemplo, os viajantes experimentam uma expressão reduzida de genes que codificam proteínas chamadas antígenos leucocitários humanos, que ajudam o corpo a identificar vírus e outros invasores.

Esta descoberta pode explicar por que cerca de metade dos viajantes espaciais e astronautas experimentaram a reativação de infecções virais antigas, como o vírus herpes simplex-1 que causa herpes labial.

Estudos também encontram evidências de proteínas cerebrais no sangue dos viajantes espaciais do Inspiration4 e de Scott Kelly. A descoberta sugere alguma perturbação na barreira hematoencefálica, que protege o cérebro da invasão de células imunológicas.

Embora a tripulação do Inspiration4 tenha experimentado muitas das mesmas mudanças que os viajantes espaciais de longo prazo, eles se recuperaram rapidamente após o voo. Mason observou que, em seis meses, a biologia da tripulação retornou ao estado anterior ao voo para mais de 95% das proteínas, estados da cromatina e genes, incluindo modificações de RNA.

Os dados do SOMA são de um pequeno número de viajantes espaciais, mas ainda assim os investigadores detectaram algumas diferenças entre homens e mulheres. Por exemplo, as mulheres que viajam ao espaço regressam aos seus estados anteriores ao voo mais rapidamente do que homens depois de voltarem para Terra, porém, algumas citocinas permaneceram elevadas durante mais tempo.

As respostas fisiológicas dos indivíduos às viagens espaciais também variaram, e os genes relacionados ao processamento de medicamentos (chamados farmacogenômica) foram distintos.

“Podemos ter que personalizar medicamentos e outras contramedidas para diferentes membros da tripulação com base em suas respostas individuais ao voo espacial”, comentou outro autor do trabalho, Eliah Overbey, pesquisadora associada do laboratório de Mason e que agora está iniciando seu próprio laboratório de Bioastronáutica na Universidade de Austin.

A especialista salientou que as viagens espaciais imitam alguns dos efeitos do envelhecimento, como a perda óssea e muscular, e podem fornecer uma forma de testar medicamentos para neutralizar essas mudanças. “Abrir os dados a toda a comunidade científica aumenta a nossa capacidade de estabelecer ligações entre as mudanças relacionadas com o espaço e a saúde humana em geral”, destacou.

Overbey sugeriu que o número crescente de voos espaciais comerciais e tripulações pode ajudar a expandir o conjunto de dados e aumentar o seu poder para detectar diferenças menores. E Mason complementou que serão necessários todos os dados biomédicos possíveis para tornar realidade a medicina de precisão para futuras tripulações e para a preparação para missões mais longas à Lua e Marte.

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