Il sistema immunitario nello spazio

Quale impatto può avere sul corpo umano una permanenza nello spazio? Un gruppo di ricerca internazionale ha fornito le prime risposte a questa domanda, analizzando gli effetti dello spazio sul sistema immunitario umano.

I limiti immunologici dell'adattamento umano allo spazio

Sotto la direzione dell'Istituto svedese Karolinska, i ricercatori hanno studiato l'influenza dell'assenza di gravità sulle cellule T del sistema immunitario umano. In precedenza, era stata ripetutamente osservata una diminuzione di questo gruppo di cellule negli astronauti dopo un viaggio nello spazio. Questo effetto sul sistema immunitario umano rende lo spazio un ambiente piuttosto ostile per l'uomo. Le alterazioni del sistema immunitario infatti rendono gli astronauti più suscettibili alle infezioni e possono portare alla riattivazione di virus latenti.
L'immunodeficienza acquisita persiste negli astronauti anche dopo il loro ritorno sulla Terra. Più della metà dell'equipaggio dell'Apollo ha sviluppato infezioni batteriche o virali dopo l'atterraggio sulla Terra. L'ambiente spaziale sembra avere un effetto profondo sull'immunità adattativa. Lo indicano anche le scoperte della ricerca spaziale sui topi e sull'uomo. L'obiettivo a lungo termine è quindi quello di trovare il modo di rendere più sicure le missioni spaziali con equipaggio. Per raggiungere questo obiettivo, tuttavia, è necessario prima comprendere il meccanismo fisiopatologico sottostante5.

Cosa succede ad un organismo vivente nello spazio?

L'organismo deve imparare a gestire l'esposizione alla microgravità, l'aumento delle radiazioni, lo stress psicologico e l'isolamento in un ambiente artificiale. Tutto ciò non è privo di conseguenze. Nei topi è stata osservata una diminuzione del volume del timo durante un volo spaziale. I dati dello studio scientifico ci permettono di escludere l'apoptosi delle cellule T CD4+ CD8+ come causa della diminuzione delle cellule T durante il volo spaziale. Le analisi del trascrittoma murino hanno dimostrato che c'è una down-regulation dei geni associati all'attivazione e alla proliferazione delle cellule T. È stato anche dimostrato che la microgravità ha un'influenza negativa sull'attivazione delle cellule T5.

Conseguenze dell'esposizione a lungo termine alla microgravità sul sistema immunitario

Il gruppo di ricerca ha utilizzato campioni di sangue di 8 volontari sani per studiare gli effetti della microgravità sul sistema immunitario. I volontari sani sono stati esposti all'immersione a secco per un totale di 21 giorni. Immersione a secco significa immergere il soggetto in acqua termoneutrale, mentre è coperto da uno speciale tessuto elastico galleggiante impermeabile. Il soggetto, avvolto nel tessuto e liberamente sospeso nella massa d'acqua, rimane asciutto. Durante l'immersione orizzontale, le forze di pressione sono distribuite quasi equamente su tutta la superficie del corpo (solo la testa e il collo non sono interamente sostenuti dall'acqua). L'assenza di supporto meccanico di specifiche zone anatomiche durante l'immersione crea uno stato simile all'assenza di gravità chiamato "assenza di supporto". I campioni di sangue sono stati prelevati 7 giorni prima dell'immersione a secco, nei giorni 7, 14 e 21 durante l'immersione a secco e 7 giorni dopo l'immersione a secco. L'immersione a secco di 21 giorni è stata considerata un'esposizione a lungo termine alla microgravità.
Il gruppo di ricerca è riuscito a dimostrare gli effetti a lungo termine della microgravità sui programmi di espressione genica delle cellule T. Le cellule T esposte alla microgravità hanno modificato il loro programma di trascrizione abbastanza rapidamente. Ciò è dovuto a una down-regulation dei geni codificanti e non codificanti per le proteine, responsabili del controllo dell'attivazione e della differenziazione delle cellule T. Allo stesso tempo, si è verificata una upregulation di geni cruciali per le cellule T naive5.

Lo studio conclude: il sistema immunitario si indebolisce nello spazio

L'assenza di gravità ha portato a un aumento della percentuale di cellule T naive. Allo stesso tempo, la differenziazione delle cellule T si è ridotta. Ciò potrebbe essere associato a una fase di attivazione più lunga delle cellule T naive dopo il contatto con un antigene. Questo rallenta la lotta contro le infezioni. Questo potrebbe anche spiegare la minore efficacia contro le cellule tumorali. Sulla base dei risultati di questo studio, è ora possibile sviluppare metodi per invertire questi cambiamenti nel programma genetico delle cellule immunitarie5.

Riferimenti

  1. [In German only]: https://www.manager-magazin.de/unternehmen/jeff-bezos-raumfahrtunternehmen-blue-origin-rakete-kurz-nach-dem-start-abgestuerzt-a-d04e97cc-6220-4b84-a810-c27275c6bed0#:~:text=Das%20Raketensystem%20%22New%20Shepard%22%20fliegt,von%20großen%20Fallschirmen%20wieder%20aufsetzt.
  2. In German only]: https://www.zdf.de/dokumentation/zdfinfo-doku/musk-gegen-bezos-wettlauf-ins-all-100.html
  3. [In German only]: https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/jeff-bezos-weltraumfirma-blue-origin-rakete-stuerzt-bei-start-in-texas-ab-a-eb1da3db-e32b-4bf2-bbbb-753aa41180ed
  4. [In German only]: https://www.zdf.de/nachrichten/politik/starship-rakete-testflug-explosion-folgen-musk-spacex-100.html
  5. Gallardo-Dodd CJ. et al. (2023). Exposure of volunteers to microgravity by dry immersion bed over 21 days results in gene expression changes and adaptation of T cells. Sci Adv. 2023 Aug 25;9(34):eadg1610