La densidad ósea de los astronautas, tanto de la variedad humana como de los roedores, disminuye en el espacio. Los investigadores informan el 19 de abril en la revista Cell Reports que los cambios en los microbiomas intestinales de los viajeros espaciales podrían estar asociados con esta pérdida ósea. Los roedores que pasaron un mes o más en la Estación Espacial Internacional tenían microbiomas alterados y más diversos, y las especies bacterianas que florecieron en el espacio pueden haber contribuido al aumento de la producción de moléculas que se sabe que influyen en el proceso de remodelación ósea.
« Este es solo otro ejemplo vívido que muestra las interacciones dinámicas entre el microbioma y los huéspedes mamíferos. y ese también es el caso cuando estás expuesto a la microgravedad », dice el autor principal Wenyuan Shi, microbiólogo y director ejecutivo del Instituto Forsyth. « Todavía tenemos que averiguar si existe un vínculo causal entre los cambios en el microbioma y la pérdida ósea observada en microgravedad y si es simplemente una consecuencia o una compensación activa para mitigar, pero los datos son alentadores y crean nuevas vías de exploración ».. »
Nuestros huesos no son estáticos; incluso cuando estamos completamente desarrollados, el material se agrega, elimina y cambia constantemente en un proceso llamado remodelación ósea. Estudios recientes han sugerido que los microbios intestinales podrían afectar la remodelación ósea a través de varios mecanismos, incluidas las interacciones con los sistemas inmunitario y hormonal. Los microbios también producen varias moléculas debido a su propio metabolismo, y algunos de estos metabolitos interactúan indirectamente con las células responsables de la remodelación ósea.
Esperaríamos que el microbioma se viera afectado por los viajes espaciales por varias razones. « En primer lugar, están las fuerzas físicas en juego, como la microgravedad y la exposición a la radiación cósmica, que afectan no solo a las células bacterianas sino también a las células humanas », dice el primer autor y microbiólogo Joseph K. Bedree, quien comenzó el trabajo mientras en UCLA y lo continuó en el Instituto Forsyth. « Del mismo modo, hay numerosos efectos resultantes en los sistemas biológicos del huésped debido a la exposición a la microgravedad (irregularidades del sistema inmunitario, cambios musculoesqueléticos, ritmo circadiano alterado, estrés) y cuando esos sistemas se desequilibran, las comunidades microbianas también podrían verse afectadas ».
Para explorar cómo cambia el microbioma durante la exposición prolongada a la microgravedad e investigar los posibles vínculos entre estos cambios y la densidad ósea, los investigadores enviaron 20 roedores a la Estación Espacial Internacional. Diez de estos roedores regresaron vivos a la Tierra después de 4,5 semanas, y los investigadores rastrearon cómo se recuperaron sus microbiomas al regresar. Los 10 roedores espaciales restantes permanecieron en órbita durante un total de 9 semanas. Veinte roedores de « control terrestre » se alojaron en condiciones idénticas, aunque sin la microgravedad, en la Tierra. El equipo caracterizó y comparó las comunidades microbianas de los diferentes grupos a lo largo del tiempo : antes del lanzamiento, después del regreso a la Tierra y al final del estudio. También evaluaron los cambios en los metabolitos séricos de los roedores espaciales que estuvieron expuestos a la microgravedad durante las 9 semanas completas.
« Esta es la primera vez en la historia de la NASA que un roedor regresa vivo a la Tierra », dice Shi. La buena noticia es que, aunque el microbioma cambia en el espacio, estas alteraciones no parecen persistir al regresar a la Tierra.. »
Cuando el equipo caracterizó y comparó los microbiomas intestinales de los roedores espaciales y de control terrestre, descubrió que los roedores espaciales tenían microbiomas intestinales más diversos. Dos tipos de bacterias, las especies Lactobacillus y Dorea, fueron mucho más abundantes en los roedores que estuvieron expuestos a la microgravedad, y su abundancia fue aún mayor en los roedores que estuvieron en el espacio durante 9 semanas frente a 4,5 semanas. El metabolismo de estas dos bacterias también podría haber contribuido a los metabolitos elevados que se detectaron y se asociaron con la exposición a la microgravedad.
« Cuando mapeamos las rutas genéticas de Lactobacillus y Dorea, parecían alinearse con los metabolitos que se elevaron durante la exposición a la microgravedad », dice Bedree. « Cuando alguien está en microgravedad y experimenta pérdida ósea, tendría sentido que su cuerpo intentara compensar y que los sistemas biológicos internos también lo hicieran, pero necesitamos hacer más estudios mecánicos para validar verdaderamente estas hipótesis ».
Un factor ajeno a la microgravedad que puede haber influido en el microbioma cambiante de los roedores en el espacio es el hecho de que no pudieron participar en la coprofagia, un comportamiento normal de los roedores en el que comen sus propias heces, lo que reintroduce microbios en el intestino. Sin embargo, los roedores que regresaron del espacio después de 4,5 semanas pudieron participar en la coprofagia al regresar, y esto probablemente contribuyó a la recuperación de sus microbiomas.
Si bien este estudio arroja luz sobre cómo cambia el microbioma durante los viajes espaciales, los autores dicen que se necesita más trabajo para comprender el posible vínculo entre el microbioma y la densidad ósea. Planean continuar la investigación aquí en la Tierra.
Si podemos averiguar qué microbios apoyan el mantenimiento de la densidad ósea, podría ayudar a los astronautas a mantenerse más saludables en el espacio. Los investigadores dicen que esta información también podría ayudar a las personas en la Tierra que sufren pérdida ósea por razones no relacionadas con la gravedad. « Esto podría conducir potencialmente a nuevas herramientas para controlar enfermedades como la osteopenia o la osteoporosis, por lo que no es solo una historia aislada en el espacio », dice Shi.