Bemanningsleden die deelnamen aan het Mars500-experiment toonden significante veranderingen in hun darmflora vanaf hun 520 dagen opsluiting, volgens een nieuwe studie door wetenschappers van de Université de Montreal en McGill University.

De studie, vandaag gepubliceerd in de Computationele en structurele biotechnologie Journal en gefinancierd door de Canadian Space Agency, analyseerde gegevens van fecale monsters van zes bemanningsleden uit Rusland, Europa en China.

De bemanning leefde van juni 2010 tot november 2011 in een volledig afgesloten habitat in Moskou om een ​​bemande missie naar Mars te simuleren. die internationale ruimtevaartorganisaties in de jaren 2030 hopen te maken. Hun opsluiting was de langste ooit uitgevoerd met mensen onder gecontroleerde omstandigheden.

Het doel:het testen van de impact van het leven afgesneden van de wereld op de fysiologische en psychologische gezondheid. Uiteindelijk, alle zes bemanningsleden kwamen tevoorschijn met grote veranderingen in hun lichaamsgewicht, spierkracht en andere indicatoren, eerdere studies hebben aangetoond.

De ontdekking van microbioomveranderingen vertegenwoordigt een ontbrekende schakel tussen deze symptomen en verdiept het begrip van wetenschappers over hoe goed astronauten zullen kunnen werken in en herstellen van langdurige ruimtevluchten, evenals hoe mensen in het algemeen omgaan met hun leefgebieden.

Grote verstoringen in de stofwisseling

Naast het aanzienlijke verlies van lichaamsmassa en spierkracht, nadat ze uit de opsluiting kwamen, vertoonde de bemanning van de Mars500 grote prediabetische verstoringen in hun glucosemetabolisme, een symptoom dat vaak wordt gezien na een lange ruimtevlucht.

In hun studie hebben de onderzoekers gebruikten nieuw ontwikkelde genomische technologie om verschillende microbioomveranderingen in de bemanning te identificeren, inclusief verlies van nuttige darmbacteriën die normaal resistent zetmeel afbreken, de opname van voedingsstoffen verbeteren en darmontsteking voorkomen.

De analyse ontdekte ook dat langdurige opsluiting een aantal darmbacteriën leek te verhogen die pas onlangs bij mensen zijn ontdekt en waarvan de betekenis voor de menselijke gezondheid nog niet goed wordt begrepen.

"We moeten oppassen dat we geen oorzakelijk verband aannemen tussen de veranderingen in het darmmicrobioom en de verstoring van het metabolisme van de bemanning, " zei UdeM-bioloog Nicholas Brereton, de hoofdauteur en onderzoeker van de studie aan het Institut de Recherche en Biologie Végétale van de universiteit.

'Een belangrijke stap'

"Maar de significante vermindering van deze specifieke darmbacteriën is logisch met de symptomen en de identificatie van significante microbioomveranderingen is een belangrijke stap in de richting van het beschermen van de gezondheid van astronauten."

Zijn collega en co-auteur Frédéric Pitre toegevoegd, een UdeM-bioloog:"Waar we door geïntrigeerd zijn, is de aanzienlijke toename van specifieke onbekende microbiële soorten die zijn waargenomen in andere recente onderzoeken met behulp van geavanceerde metagenomische technologieën, maar die nog steeds enigszins een mysterie zijn."

Het is bekend dat verslechtering van de musculoskeletale en metabolische gezondheid van astronauten een belangrijke risicofactor is bij ruimtevluchten, en het effect zal naar verwachting worden vergroot bij missies van langere duur, zoals tijdens een bemande missie naar Mars.

Voor hun studie Brereton en zijn team ontwikkelden genomics-technieken met hoge resolutie om de darmmicrobioomsoorten nauwkeurig te identificeren en te kwantificeren - en ontdekten uiteindelijk dat er meer dan 200 werden gedeeld door de bemanning.

'Gemeenschappelijk voor individuen'

"Aanzienlijke delen van het menselijk microbioom zijn zeer uniek voor elk individu, net als elk ander ecosysteem, maar er zijn ook belangrijke darmbacteriën die bij individuen voorkomen, " zei Emmanuel Gonzalez, een metagenomische specialist bij McGill's Interdisciplinary Initiative in Infection and Immunity.

"Door het microbioom in zeer hoge resolutie te beoordelen, konden we deze significante gedeelde veranderingen in de Mars500-bemanning observeren die niet eerder waren gezien, " zei Gonzalez, de senior auteur van de studie, die ook verbonden is aan McGill's Canadian Centre for Computational Genomics.

"Nog een interessante vergelijking, " hij voegde toe, "was tussen de darmbacteriën van de bemanning en die op het oppervlak van hun afgesloten leefgebied, die echt inzicht geeft in de mate waarin de menselijke en ecologische microbiomen kunnen interageren als een soort dialoog tussen ecosystemen."

"Heranalyse van het Mars500-experiment onthult veelvoorkomende veranderingen in het darmmicrobioom bij astronauten veroorzaakt door langdurige opsluiting, " door Nicholas Brereton, Frederic Pitre en Emmanuel Gonzalez, werd gepubliceerd op 22 april 2021 in de Computationele en structurele biotechnologie Journal .