Gli effetti simulati della microgravità, creati da 60 giorni di riposo a letto costante, interrompono gravemente l'espressione genetica ritmica negli esseri umani, secondo un nuovo studio dell'Università del Surrey pubblicato su iScience .
Gli astronauti esposti alla microgravità sperimentano cambiamenti nella fisiologia, tra cui la soppressione immunitaria, un aumento dell’infiammazione e una riduzione della massa muscolare e della densità ossea. Con l'aumento dei voli spaziali umani, è importante comprendere i cambiamenti nei meccanismi molecolari alla base di questi cambiamenti.
L'autore principale, il professor Simon Archer, professore di biologia molecolare del sonno presso l'Università del Surrey, ha dichiarato:"Questo studio unico rappresenta il più grande set di dati longitudinali di serie temporali di espressione genica negli esseri umani. L'espressione genica umana varia ritmicamente nel corso delle 24 ore e è importante raccogliere dati in serie temporali anziché solo da singoli punti temporali per ottenere un quadro completo di ciò che accade nel corpo quando esposto alla microgravità simulata.
"Solleva anche interrogativi sull'impatto del riposo a letto costante sui nostri corpi poiché abbiamo identificato un effetto drammatico sull'organizzazione temporale dell'espressione genetica umana."
In uno studio coordinato dall'Agenzia spaziale europea presso la clinica spaziale MEDES di Tolosa, 20 uomini hanno completato un protocollo di 90 giorni consistente in due settimane di riferimento prima di 60 giorni di riposo a letto costante con un angolo di inclinazione a testa in giù di -6 gradi per simulare gli effetti della microgravità sperimentati dagli astronauti. Il protocollo si è concluso con due settimane di recupero.
Il gruppo di ricerca ha analizzato l’espressione genetica nel corso di una serie temporale di 24 ore durante due giorni al basale, tre giorni di riposo a letto e una volta durante il recupero. I risultati hanno mostrato che il 91% dell'espressione genica è stata influenzata dal protocollo, con gravi interruzioni nel numero, nella tempistica e nell'ampiezza dei geni ritmici, che mostrano cambiamenti nel loro mRNA ogni 24 ore.
L’alterazione dell’espressione genica è associata alla traduzione delle proteine, ai processi immunitari e infiammatori e alla diminuzione della funzione muscolare. Durante il periodo di recupero, l'interruzione della funzione muscolare è stata ripristinata; tuttavia, sono stati identificati effetti duraturi con la traduzione delle proteine.
L’autore senior, il professor Derk-Jan Dijk, professore di sonno e fisiologia e direttore del Surrey Sleep Research Center, ha dichiarato:“Un tempo si pensava che i viaggi nello spazio fossero irraggiungibili; tuttavia, la crescita dell’industria spaziale significa che ora è una possibilità reale. Resta ancora molto da scoprire sull'impatto della microgravità sul corpo ed è importante saperne di più prima di iniziare le "vacanze" nello spazio.
"Sulla base di ciò che abbiamo scoperto, la seconda parte del nostro studio, utilizzando la stessa coorte di uomini, indagherà l'impatto che la microgravità ha sul sonno, sui ritmi circadiani e sugli ormoni degli individui."
Il professor Keith Ryden, professore di ingegneria spaziale e direttore del Surrey Space Center, ha dichiarato:"Il volo spaziale umano è di nuovo all'ordine del giorno con gli astronauti che presto torneranno sulla luna attraverso il progetto Artemis della NASA insieme alla crescita del turismo spaziale. Inoltre, nuove sono in atto piani per un astronauta britannico che andrà alla ISS nel 2025 tramite il programma UKSA Axiom.
"È bello vedere che con questa nuova pubblicazione, l'Università del Surrey, nota per la sua ricerca spaziale, sta gettando le basi su come gestire meglio l'impatto dell'ambiente spaziale sui viaggiatori spaziali e garantire la loro sicurezza."
Ulteriori informazioni: Simon N. Archer et al, Ampi cambiamenti dinamici nel trascrittoma umano e nella sua organizzazione circadiana durante il riposo a letto prolungato, iScience (2024). DOI:10.1016/j.isci.2024.109331
Informazioni sul giornale: iScience
Fornito dall'Università del Surrey
