Langdurig in de ruimte doorbrengen leidt niet alleen tot spieratrofie en vermindering van de botdichtheid, het lijkt ook blijvende effecten op de hersenen te hebben. Neuroimaging-onderzoeken (onder andere van dit LMU-team van onderzoekers) hebben hier de afgelopen drie jaar op gezinspeeld. Echter, er is weinig bekend of de waargenomen hersenstructurele veranderingen onschadelijk of klinisch relevant zijn. LMU-artsen professor Peter zu Eulenburg en professor Alexander Choukér hebben samen met gerenommeerde onderzoekers van de Universiteit van Göteborg (Zweden) en Russische collega's de structurele integriteit van het menselijk brein beoordeeld via op bloed gebaseerde markers in astronauten na terugkeer van een langdurige missie. De onderzoekers konden aantonen met hun pilotstudie gepubliceerd in JAMA Neurologie dat er sterke aanwijzingen zijn voor hersenletsel en versnelde veroudering na een langdurige missie.

De wetenschappers onderzochten longitudinale bloedmonsters van vijf kosmonauten die gemiddeld 169 dagen aan boord van het International Space Station (ISS) waren. Alle ruimtevliegers hadden vlak voor hun missies en direct na hun terugkeer op aarde bloed gegeven. Ook werd er één en drie weken na de landing bloed afgenomen. "Dit gaf ons een ongekend en gedetailleerd venster om de structurele gezondheid van de hersenen te beoordelen via op bloed gebaseerde markers na een langdurige ruimtevlucht, ’ zegt professor zu Eulenburg.

Bloedmonsters tonen toename van van hersenen afgeleide eiwitten

De bloedmonsters lieten met name in de eerste week na terugkeer een substantiële toename zien voor een aantal hersenspecifieke eiwitten in vergelijking met de pre-missie baselinewaarden. De gedetecteerde eiwitten wijzen op een beschadiging van de lange zenuwvezels in de witte stof van het menselijk brein en het ondersteunende weefsel, de glia. Een nog grotere toename in grootte werd gezien bij twee varianten van het amyloïde-bèta-eiwit. Deze amyloïde verhoging duurde de hele observatieperiode van drie weken en correleerde met de tijd vanaf het begin van de missie. Het tau-eiwit als marker voor de grijze stof vertoonde drie weken na terugkeer op aarde een aanzienlijke afname in vergelijking met bloedanalyses vóór de vlucht. De onderzoekers zeggen dat het gecorreleerde tijdsverloop voor deze sterk verschillende eiwitten pleit voor een uitgebreide hersenreactie en dat niet slechts één weefseltype alleen wordt aangetast.

"Bij elkaar genomen, onze resultaten wijzen op een licht maar blijvend hersenletsel en mogelijk versnelde neurodegeneratie, ", zegt zu Eulenburg. "Alle relevante weefseltypes van de hersenen lijken te zijn aangetast." Tot dusver is de belangrijkste klinische indicatie voor nadelige neurologische effecten een vermindering van de gezichtsscherpte die werd aangetoond bij verschillende langdurige ruimtereizigers.

Verstoorde veneuze uitstroom van het hoofd

De oorzaak van de waargenomen toename van hersenspecifieke eiwitten kan liggen in de verstoorde veneuze uitstroom van het hoofd bij microzwaartekracht. Dit mechanisme kan na verloop van tijd leiden tot een toename van het hersenvochtcompartiment en druk op de witte en grijze stof. Er zijn al enkele aanwijzingen voor een correlatie met de tijd doorgebracht in de Ruimte voor deze effecten. "Verdere studies naar tegenmaatregelen tegen de effecten van microzwaartekracht op het menselijk brein zijn nodig om neurologische risico's voor langdurige missies te minimaliseren en voordat we een reis naar Mars gaan plannen, ’ zegt zu Eulenburg.