A exploração espacial é uma missão complexa e arriscada que requer uma preparação cuidadosa e uma compreensão profunda dos desafios inerentes à vida no espaço.



Um dos aspectos mais críticos deste esforço é a saúde dos astronautas, que estão expostos a condições extremas, como microgravidade, radiação ionizante e mudanças ambientais. Neste contexto, a investigação sobre o microbioma humano e a sua adaptação ao ambiente espacial tornou-se um campo de estudo crucial para o sucesso de missões espaciais de longo prazo, em particular para viagens a Marte.

O microbioma humano é o conjunto de microrganismos que vivem em simbiose com o nosso corpo, principalmente no intestino, na pele e nas mucosas. Esses microrganismos desempenham um papel crucial na digestão, na imunidade e na regulação de vários processos fisiológicos.

No entanto, o ambiente espacial pode perturbar o equilíbrio do microbioma, o que pode ter consequências adversas para a saúde dos astronautas. Portanto, a investigação do microbioma espacial tornou-se uma área de estudo crucial para compreender como os microrganismos podem se adaptar ao ambiente espacial e como isso pode afetar a saúde dos astronautas. Meus coautores e eu discutimos essa necessidade em nosso novo Frontiers in Microbiology artigo.

Preparando o microbioma para voos espaciais

A integração da preparação astromicrobiológica no planeamento e execução da missão é necessária para salvaguardar a saúde e o bem-estar dos astronautas e o sucesso geral dos esforços no espaço profundo.

A astromicrobiologia - o estudo de microrganismos no espaço sideral - envolve a compreensão dos efeitos da persistência e sucessão microbiana em sistemas fechados, como espaçonaves e habitats, e o desenvolvimento de tecnologias, como a agricultura espacial e a extração de metabólitos secundários microbianos para medicamentos, aromatizantes, e medicamentos nutricionais. A composição e função do microbioma provavelmente sofrerão alterações durante o voo espacial.

Tomar medidas apropriadas para apoiar um microbioma saudável nos astronautas pode não só ajudar a manter a sua saúde durante a missão, mas também ajudar na sua reabilitação após o regresso à Terra. Uma das principais preocupações de saúde dos astronautas é a exposição à radiação. A radiação espacial é muito diferente e muito mais intensa do que a radiação na Terra, o que pode ter efeitos nocivos para a saúde dos astronautas.

Os microrganismos expostos à radiação podem induzir resistência a antibióticos, UV, calor, secura extrema e outros fatores potencialmente fatais. Portanto, é essencial compreender os efeitos potenciais da radiação não apenas nos humanos, mas também no seu microbioma para desenvolver estratégias eficazes de redução de riscos para missões espaciais.

Ao explorar o microbioma dos astronautas no espaço, também podemos compreender melhor como o ambiente espacial afeta a composição e a diversidade do microbioma. As condições únicas do espaço, como a microgravidade, a exposição à radiação e as mudanças na dieta, podem potencialmente perturbar o equilíbrio do microbioma. Ao estudar as mudanças no microbioma durante as viagens espaciais, os cientistas ganham conhecimento sobre como essas alterações podem afetar a saúde dos astronautas e estão atualmente no processo de desenvolvimento de estratégias para mitigar os efeitos negativos.

Defendendo patógenos no espaço

Além disso, o estudo do microbioma pode ajudar os pesquisadores a compreender o impacto das viagens espaciais no sistema imunológico. Os microrganismos que habitam diferentes partes do corpo humano desempenham um papel crucial na manutenção de uma boa saúde, produzindo vitaminas essenciais e ajudando no desenvolvimento e regulação do nosso sistema imunitário.

Alterações na composição da flora intestinal causadas por factores genéticos e ambientais podem aumentar a probabilidade de infecção por agentes patogénicos, encorajar a propagação de organismos prejudiciais que, sob certas alterações ambientais ou genéticas, podem começar a induzir doenças e contribuir para o aparecimento de doenças inflamatórias. distúrbios.

Assim, o microbioma desempenha um papel crucial na formação e modulação do sistema imunitário, e qualquer perturbação do mesmo pode potencialmente afetar a função imunitária. Compreender como as viagens espaciais afectam a interacção entre o microbioma e o sistema imunitário pode ajudar a desenvolver estratégias para manter a saúde dos astronautas e prevenir infecções durante missões espaciais de longa duração.

Oportunidades e desafios

Ao explorar o microbioma dos astronautas no espaço, os cientistas também são capazes de descobrir novos microrganismos que podem ter propriedades e capacidades únicas que podem ser exploradas para diversas aplicações, incluindo o desenvolvimento de novos medicamentos, agentes antimicrobianos ou avanços biotecnológicos.

Além disso, as condições ambientais alteradas no espaço, tais como temperatura, níveis de oxigénio e limitações de difusão, oferecem uma oportunidade para optimizar a produção de metabolitos valiosos por microrganismos geneticamente modificados.

No entanto, o estudo do microbioma dos astronautas no espaço também apresenta vários desafios e obstáculos. Um perigo potencial de estudar o microbioma dos astronautas no espaço é a possível propagação de microrganismos patogénicos no ambiente fechado de uma nave espacial. Espaços confinados e sistemas de ar reciclado podem promover a propagação de microrganismos patogênicos, que podem ser perigosos para a saúde dos astronautas por vários motivos.

O ambiente confinado de uma espaçonave, aliado à exposição prolongada à microgravidade, pode levar à supressão do sistema imunológico dos astronautas. Este estado imunitário comprometido torna os astronautas mais susceptíveis a infecções, como indicado por estudos que demonstram uma resposta imunitária diminuída que dificulta a sua capacidade de combater eficazmente microrganismos potencialmente prejudiciais.

Além disso, surgem preocupações relativamente à disseminação de genes de resistência a antibióticos entre bactérias na microbiota intestinal dos astronautas, facilitada por pequenas entidades circulares de ADN conhecidas como plasmídeos. Esta disseminação tem o potencial de minar a eficácia dos antibióticos.

A compreensão incompleta das intrincadas interações entre a vida microbiana no espaço e o sistema imunológico humano agrava o risco de infecção. Consequentemente, a libertação de um agente patogénico dentro de uma nave espacial pode comprometer significativamente a saúde dos astronautas, particularmente daqueles com sistemas imunitários comprometidos, especialmente durante missões prolongadas.

Negligenciar as preocupações astromicrobiológicas numa missão tripulada no espaço profundo diminui significativamente a probabilidade de sucesso. A potencial libertação de agentes patogénicos representa riscos imediatos para a saúde dos astronautas, comprometendo o seu sistema imunitário e o desempenho das tarefas. Além disso, a propagação de genes de resistência aos antibióticos poderia prejudicar as intervenções médicas, agravando os desafios de saúde durante a missão. Abordar estas preocupações é crucial para o sucesso da missão e o bem-estar dos astronautas.

Mais informações: Seyed Mohammad Javad Mortazavi et al, Como a adaptação do microbioma humano ao ambiente espacial hostil pode determinar as chances de sucesso de uma missão espacial a Marte e além, Frontiers in Microbiology (2024). DOI:10.3389/fmicb.2023.1237564
Informações do diário: Fronteiras em Microbiologia

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