I membri dell'equipaggio che hanno preso parte all'esperimento Mars500 hanno mostrato cambiamenti significativi nel loro microbiota intestinale dai loro 520 giorni di reclusione, secondo un nuovo studio condotto da scienziati dell'Université de Montreal e della McGill University.

Lo studio, pubblicato oggi su Rivista di biotecnologia computazionale e strutturale e finanziato dall'Agenzia spaziale canadese, analizzato i dati da campioni fecali di sei membri dell'equipaggio dalla Russia, Europa e Cina.

L'equipaggio ha vissuto in un habitat completamente sigillato a Mosca da giugno 2010 a novembre 2011 per simulare una missione con equipaggio su Marte, che le agenzie spaziali internazionali sperano di realizzare negli anni '30. Il loro confinamento è stato il più lungo mai condotto con esseri umani in condizioni controllate.

L'obiettivo:testare l'impatto di una vita tagliata fuori dal mondo sulla salute fisiologica e psicologica. Alla fine, tutti e sei i membri dell'equipaggio sono emersi con importanti alterazioni nella loro massa corporea, forza muscolare e altri indicatori, studi precedenti hanno dimostrato.

La scoperta delle alterazioni del microbioma rappresenta un collegamento mancante tra questi sintomi e approfondisce la comprensione degli scienziati di come gli astronauti saranno in grado di lavorare e riprendersi da un volo spaziale di lunga durata, così come il modo in cui gli esseri umani interagiscono generalmente con i loro habitat.

Grandi interruzioni nel metabolismo

Oltre a subire perdite significative di massa corporea e forza muscolare, dopo essere usciti dal confinamento, l'equipaggio di Mars500 ha mostrato gravi interruzioni prediabetiche nel loro metabolismo del glucosio, un sintomo spesso visto dopo un lungo volo spaziale.

Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato una tecnologia genomica di nuova concezione per identificare diversi cambiamenti del microbioma nell'equipaggio, comprese le perdite di batteri intestinali benefici che normalmente degradano l'amido resistente, migliorare l'assorbimento dei nutrienti e prevenire l'infiammazione intestinale.

L'analisi ha anche scoperto che il confinamento lungo sembrava aumentare un numero di batteri intestinali scoperti solo di recente negli esseri umani e il cui significato per la salute umana non è ancora stato compreso correttamente.

"Dobbiamo stare attenti a non presumere una relazione causale tra i cambiamenti del microbioma intestinale e l'interruzione del metabolismo dell'equipaggio, ", ha affermato il biologo dell'UdeM Nicholas Brereton, l'autore principale dello studio e ricercatore presso l'Institut de Recherche en Biologie Végétale dell'università.

"Un passo importante"

"Ma la significativa riduzione di questi particolari batteri intestinali ha senso con i sintomi e l'identificazione di significativi cambiamenti del microbioma è un passo importante verso la salvaguardia della salute degli astronauti".

Ha aggiunto il suo collega e coautore Frédéric Pitre, un biologo UdeM:"Ciò che ci incuriosisce è il significativo aumento di specifiche specie microbiche sconosciute che sono state osservate in altri studi recenti utilizzando tecnologie metagenomiche avanzate, ma sono ancora un po' un mistero".

Il deterioramento della salute muscoloscheletrica e metabolica degli astronauti è noto per essere un importante fattore di rischio nel volo spaziale, e l'effetto dovrebbe essere amplificato in missioni di durata più lunga come durante una missione con equipaggio su Marte.

Per il loro studio, Brereton e il suo team hanno sviluppato tecniche di genomica ad alta risoluzione per identificare e quantificare con precisione le specie di microbioma intestinale, e alla fine hanno scoperto che oltre 200 erano condivise tra l'equipaggio.

"Comune tra gli individui"

"Parti sostanziali del microbioma umano sono altamente uniche per ogni individuo, proprio come qualsiasi altro ecosistema, ma ci sono anche importanti batteri intestinali comuni tra gli individui, " disse Emmanuel González, uno specialista di metagenomica presso la McGill's Interdisciplinary Initiative in Infection and Immunity.

"La valutazione del microbioma ad altissima risoluzione ci ha permesso di osservare questi significativi cambiamenti condivisi nell'equipaggio di Mars500 che non erano stati visti in precedenza, " disse González, l'autore senior dello studio, che è anche associato al Canadian Centre for Computational Genomics di McGill.

"Un altro confronto interessante, " Ha aggiunto, "era tra i batteri intestinali dell'equipaggio e quelli sulle superfici del loro habitat sigillato, che fornisce una visione reale della misura in cui i microbiomi umano e ambientale potrebbero interagire come una sorta di dialogo tra ecosistemi".

"La rianalisi dell'esperimento Mars500 rivela alterazioni comuni del microbioma intestinale negli astronauti indotte dal confinamento di lunga durata, "di Nicholas Brereton, Frédéric Pitre e Emmanuel Gonzalez, è stato pubblicato il 22 aprile 2021 nel Rivista di biotecnologia computazionale e strutturale .