Ruimtereizen verzwakken het immuunsysteem

Astronauten aan boord van het internationale ruimtestation (ISS) hebben vaak last van huiduitslag, luchtweginfecties en andere aandoeningen. Bovendien scheiden ze meer levende virusdeeltjes uit, zoals het varicella-zostervirus dat verantwoordelijk is voor gordelroos en het herpes-simplex-virus type 1 dat verantwoordelijk is voor zweren. Dat suggereert dat ruimtereizen hun immuunsysteem verzwakt.

Uit onderzoek onder leiding van dr. Odette Laneuville van de Universiteit van Ottawa blijkt nu dat de expressie van veel genen die verband houden met immuunfuncties snel afneemt wanneer astronauten de ruimte bereiken, maar ook dat het tegenovergestelde gebeurt wanneer ze na zes maanden aan boord van het ISS terugkeren naar de aarde.

Twee clusters

De onderzoekers bestudeerden de genexpressie in witte bloedcellen bij 14 astronauten ­- drie vrouwen en 11 mannen - die tussen 2015 en 2019 4,5 tot 6,5 maanden aan boord van het ISS verbleven. De witte bloedcellen werden geïsoleerd uit vier milliliter bloed van elke astronaut op tien tijdstippen: een keer voor de vlucht, vier keer tijdens de vlucht en vijf keer terug op aarde. In de witte bloedcellen bleken 15.410 genen differentieel tot expressie te komen.

De onderzoekers identificeerden daarin twee clusters waarvan de expressie veranderde gedurende de bestudeerde periode: de 247 genen in de eerste cluster werden lager wanneer ze de ruimte bereikten en weer hoger wanneer ze terugkeerden naar de aarde, terwijl de 29 genen in de tweede cluster het tegenovergestelde patroon volgden. Beide clusters bestonden voornamelijk uit genen die coderen voor eiwitten, maar er was een verschil: voor de genen in de eerste cluster was de overheersende functie gerelateerd aan immuniteit, voor de genen in de tweede aan cellulaire structuren en functies.

Uit de resultaten blijkt dat wanneer iemand naar de ruimte reist, veranderingen in genexpressie een snelle afname van de kracht van hun immuunsysteem veroorzaken. Een zwakkere immuniteit verhoogt het risico op infectieziekten en beperkt volgens de onderzoekers het vermogen van astronauten om hun veeleisende missies in de ruimte uit te voeren. Daar komt nog bij dat als een infectie of een immuungerelateerde aandoening zich ontwikkelt tot een ernstige toestand die medische zorg vereist, astronauten in de ruimte beperkte toegang hebben tot zorg, medicatie of evacuatie.

Lichtpuntje

Gelukkig is er ook goed nieuws: de gegevens toonden aan dat de meeste genen in beide clusters binnen een jaar na terugkeer op aarde terugkeerden naar hun expressieniveau van voor de vlucht, gemiddeld al na een paar weken. Wellicht betekent dit dat terugkerende astronauten ten minste een maand na de landing op aarde een verhoogd risico lopen op infecties.

De auteurs weten nog niet hoe lang het duurt voordat de immuunweerstand zich weer volledig herstelt. Ze vermoeden dat de lengte van deze periode afhangt van de leeftijd van de astronauten, hun geslacht, genetische verschillen en blootstelling aan ziekteverwekkers in hun  kindertijd.

De auteurs vermoeden dat de verandering in genexpressie van witte bloedcellen onder microzwaartekracht wordt veroorzaakt door fluid shift, het fenomeen waarbij vloeistoffen zoals bloedplasma in de ruimte worden herverdeeld van het onderste naar het bovenste deel van het lichaam. Dit veroorzaakt gedurende de eerste dagen in de ruimte een vermindering van het plasmavolume met 10 tot 15 procent. Het is bekend dat fluid shift gepaard gaat met grootschalige fysiologische aanpassingen, waarvan nu blijkt dat ook een veranderde genexpressie daarbij hoort. De onderzoekers willen nu uitzoeken welke tegenmaatregelen die immuunsuppressie kunnen voorkomen, in het bijzonder bij langdurige vluchten.