Hvor stressende vil en tur til Mars være for menneskekroppen?

Foreløbige forskningsresultater for NASA Twins Study debuterede på NASAs Human Research Programs årlige Investigators' Workshop i Galveston, Texas i ugen den 23. januar. NASA-astronaut Scott Kelly vendte hjem i marts sidste år efter næsten et års ophold i rummet på den internationale rumstation. Hans identiske tvillingebror, Mærke, blev på jorden.

Forskere fandt, at dette var en fantastisk mulighed for en natur versus nurture undersøgelse, således blev Tvillingstudiet dannet. Ved hjælp af Mark, en pensioneret NASA-astronaut, som jordbaseret kontrolemne, ti forskere deler biologiske prøver taget fra hver tvilling før, under og efter Scotts mission. Fra disse prøver, opnås viden om, hvordan kroppen påvirkes af længere tid i rummet. Disse undersøgelser er langt fra færdige. Yderligere forskningsanalyse er i gang.

Mike Snyder, Integrated Omics efterforsker, rapporterede ændrede niveauer af et panel af lipider i Scott (flugtvillingen), der indikerer betændelse. Derudover der var en øget tilstedeværelse af 3-indolpropionsyre (IPA) i Mark (den jordbaserede tvilling). Denne metabolit er kendt for kun at blive produceret af bakterier i tarmen og er ved at blive undersøgt som en potentiel antioxidant til hjernen. IPA er også kendt for at hjælpe med at opretholde normal insulinaktivitet for at regulere blodsukkeret efter måltider.

Susan Baileys undersøgelse fokuserer på telomerer og telomerase. Det er underforstået, at når man ser på over mange år, telomerer aftager i længden, når en person bliver ældre. Interessant nok, på en tidsskala på kun et år, Bailey fandt Scotts telomerer på enderne af kromosomerne i hans hvide blodlegemer øget i længden, mens han var i rummet. Dette kunne være forbundet med øget motion og reduceret kalorieindtag under missionen. Imidlertid, ved hans tilbagevenden til Jorden begyndte de at forkortes igen. Interessant nok, telomeraseaktivitet (det enzym, der reparerer telomererne og forlænger dem) steg hos begge tvillinger i november, som kan være relateret til en væsentlig, stressende familiebegivenhed, der fandt sted omkring det tidspunkt.

Mathias Basners undersøgelse, Kognitiv præstation i rumflyvning, ser på kognition, især forskellen fundet under en 12-måneders mission sammenlignet med seks måneders missioner. Efter den etårige mission, han fandt et lille fald i hastighed og nøjagtighed efter mission. Samlet set, imidlertid, dataene understøtter ikke en relevant ændring i kognitiv præstationsflyvning ved at øge missionens varighed fra seks til 12 måneder.

I undersøgelsen af ​​den biokemiske profil, ledet af Scott Smith, der så ud til at være et fald i knogledannelsen under anden halvdel af Scotts mission. Også, ved at se på C Reactive Protein-niveauer (en bredt accepteret biokemisk markør for inflammation), der så ud til at være en stigning i betændelse kort efter landing, sandsynligvis relateret til belastningerne ved genindstigning og landing. Stresshormonet kortisol var lavt normalt under hele den etårige mission, men IGF-1-hormonniveauet steg i løbet af året. Dette hormon er impliceret med knogle- og muskelsundhed og blev sandsynligvis påvirket af kraftige modforanstaltninger under flyvning.

Fred Tureks fokus er på mikrobiomet i mave-tarmkanalen - eller "bugs", der naturligt findes i tarmen for at hjælpe med fordøjelsen. Forskelle i det virale, bakteriel, og svampemikrobiom mellem tvillingerne blev udtalt på alle tidspunkter; imidlertid, dette var forventet på grund af deres forskellige kost og miljø. Af interesse var forskellene i mikrobielle arter observeret i Scott på jorden versus hans tid i rummet. Et skift var en ændring i forholdet mellem to dominerende bakteriegrupper (dvs. Firmicutes og Bacteroidetes) til stede i hans mave-tarmkanal. Forholdet mellem den ene gruppe og den anden steg under flyvningen og vendte tilbage til niveauerne før flyvningen ved tilbagevenden til Jorden.

Emmanuel Mignots undersøgelse, Immunom undersøgelser, ser på ændringer i kroppen før og efter en influenzavaccine blev givet til hver tvilling. Efter influenzavacciner, "personaliserede" T-celle-receptorer blev skabt. Disse unikke T-cellereceptorer steg hos begge tvillinger, hvilket var det forventede immunrespons, der beskytter mod at blive ramt af influenza.

Chris Mason udfører Genome Sequencing på DNA og RNA indeholdt i tvillingernes hvide blodlegemer med sin undersøgelse. Helgenomsekventering blev afsluttet og viste, at hver tvilling har hundredvis af unikke mutationer i deres genom, som er normale varianter. RNA (transkriptom) sekventering viste mere end 200, 000 RNA-molekyler, der blev udtrykt forskelligt mellem tvillingerne. De vil se nærmere for at se, om et "rumgen" kunne være blevet aktiveret, mens Scott var i rummet.

Andy Feinberg studerer Epigenomics, eller hvordan omgivelserne regulerer vores genekspression. I DNA'et i Scotts hvide blodlegemer, han fandt ud af, at niveauet af methylering, eller kemiske modifikationer af DNA, faldt under flyvning - inklusive et gen, der regulerer telomerer, men vendte tilbage til normal ved hjemkomst. På jorden, Marks niveau af methylering i DNA'et fra hans hvide blodlegemer steg midt i undersøgelsen, men vendte tilbage til det normale til sidst. Variabilitet blev observeret i methyleringsmønstrene fra begge tvillinger; imidlertid, denne epigenetiske støj var lidt højere i Scott under rumflyvning og vendte derefter tilbage til baseline niveauer efter hjemkomsten til Jorden. Disse resultater kunne indikere gener, der er mere følsomme over for et skiftende miljø, uanset om det er på Jorden eller i rummet.

Gennem yderligere forskning, der integrerer disse foreløbige resultater, i koordination med andre fysiologiske, psykologisk, og teknologiske undersøgelser, NASA og dets partnere vil fortsætte med at sikre, at astronauter udfører fremtidige rumudforskningsmissioner sikkert, effektivt og effektivt. En fælles opsummerende udgivelse er planlagt til senere i 2017, at blive efterfulgt af investigator forskningsartikler.