Zborul în spațiu, asociat cu mutații ale ADN-ului și risc crescut de boli de inimă sau cancer

Astronauții prezintă un risc mai mare de a dezvolta mutații – posibil legate de zborul în spațiu – care pot crește riscul de a dezvolta cancer și boli de inimă în timpul vieții, potrivit unui studiu realizat în premieră de Icahn School of Medicine at Mount Sinai.

O echipă de cercetători a colectat probe de sînge de la astronauți ai Administrației Naționale Aeronautice și Spațiale (NASA) care au zburat în misiuni cu naveta spațială între 1998 și 2001. Ei au descoperit mutații ale ADN-ului, cunoscute sub numele de mutații somatice, în sistemul de formare a sîngelui (celule stem hematopoietice) la toți cei 14 astronauți studiați.

Descoperirile lor, publicate în Nature Communications Biology, sugerează că zborul în spațiu ar putea fi asociat cu aceste mutații și subliniază importanța efectuării unor analize de sînge continue ale astronauților pe tot parcursul carierei lor și în timpul pensionării pentru a le monitoriza sănătatea.

Mutațiile identificate în acest studiu au fost caracterizate prin suprareprezentarea celulelor sanguine derivate dintr-o singură clonă, un proces numit hematopoieză clonală (CH).

Cît de periculos este, de fapt, zborul spațial?

Astfel de mutații sînt frecvent cauzate de factori de mediu, cum ar fi expunerea la radiații ultraviolete sau la anumite substanțe chimice, și pot fi rezultatul chimioterapiei sau radioterapiei împotriva cancerului. Există puține semne sau simptome asociate cu CH. Cei mai mulți pacienți sînt identificați în urma unor teste genetice ale sîngelui pentru alte boli. Deși CH nu este neapărat un indicator de boală, este asociată cu un risc mai mare de boli cardiovasculare și cancer de sînge.

,,Astronauții lucrează într-un mediu extrem în care mulți factori pot duce la mutații somatice, cel mai important fiind radiațiile spațiale, ceea ce înseamnă că există riscul ca aceste mutații să se transforme în hematopoieză clonală. Avînd în vedere interesul tot mai mare atît pentru zborurile spațiale comerciale, cît și pentru explorarea spațiului cosmic, precum și potențialele riscuri pentru sănătate ale expunerii la diverși factori nocivi care sînt asociați cu misiunile spațiale de explorare repetată sau de lungă durată, cum ar fi o călătorie pe Marte, am decis să explorăm, retrospectiv, mutațiile somatice în cohorta de 14 astronauți”, a declarat autorul principal al studiului, David Goukassian, MD, profesor de medicină (cardiologie) la Institutul de Cercetare Cardiovasculară de la Icahn Mount Sinai.

Subiecții studiului au fost astronauți care au zburat în misiuni relativ scurte (medie de 12 zile) ale navetei spațiale între 1998 și 2001. Vîrsta lor a fost de aproximativ 42 de ani, aproximativ 85 la sută erau bărbați, iar șase dintre cei 14 se aflau la prima lor misiune. Cercetătorii au recoltat probe de sînge integral de la astronauți cu 10 zile înainte de zbor și în ziua aterizării, iar globulele albe din sînge doar la trei zile după aterizare. Probele au fost păstrate timp de aproximativ 20 de ani.

Mutațiile, frecvent cauzate de factori de mediu

Folosind secvențierea ADN urmată de analize extinse, cercetătorii au identificat 34 de mutații în 17 gene care conduc CH. Cele mai frecvente mutații au apărut în TP53, o genă care produce o proteină care suprimă tumorile, și DNMT3A, una dintre cele mai frecvent gene în leucemia mieloidă acută. Cu toate acestea, frecvența mutațiilor somatice în genele pe care cercetătorii le-au evaluat a fost mai mică de două procente, pragul tehnic pentru ca mutațiile somatice în celulele stem hematopoietice să fie considerate hematopoieză clonală cu potențial nedeterminat (CHIP). CHIP este mai frecventă la persoanele în vîrstă și este asociată cu un risc crescut de a dezvolta boli cardiovasculare și cancer atît hematologic, cît și solid.

,,Deși hematopoieza clonală pe care am observat-o a fost de o dimensiune relativ mică, faptul că am observat aceste mutații a fost surprinzător, avînd în vedere vîrsta relativ tînără și starea de sănătate a acestor astronauți. Prezența acestor mutații nu înseamnă neapărat că astronauții vor dezvolta boli cardiovasculare sau cancer, dar există riscul ca, în timp, acest lucru să se întîmple prin expunerea continuă și prelungită la mediul extrem din spațiul cosmic”, a declarat Dr. Goukassian.

,,Prin acest studiu, am demonstrat că putem determina susceptibilitatea individuală a astronauților de a dezvolta boli legate de munca lor, fără implicații care să le afecteze capacitatea de a-și face treaba. Într-adevăr, studiile noastre demonstrează importanța unui screening timpuriu și continuu pentru a evalua această susceptibilitate. Recomandarea noastră este ca NASA, și echipa sa medicală, să depisteze astronauții pentru mutațiile somatice și posibila expansiune clonală, sau regresie, la fiecare trei pînă la cinci ani și în anii de pensionare, cînd mutațiile somatice se pot extinde.”

Sănătatea și zborul spațial

Cercetările echipei urmează studiilor anterioare care au folosit aceleași probe pentru a identifica biomarkeri predictivi în exosomi – mici vezicule microscopice cu strat lipidic de acizi nucleici, proteine, lipide și metaboliți care se formează în interiorul celulelor corpului uman și care sînt ulterior eliberate în circulația sanguină, transportînd astfel informațiile de la celulele de origine care reflectă starea intercelulară, scrie EurekAlert.

Această caracteristică a exozomilor îi poate califica drept mari biomarkeri ai sănătății sau ai bolii, precum și pentru a transfera informații de la o celulă la alta la mare distanță în organism. Atunci cînd au tratat celule cardiace umane cu exosomi derivați de la astronauți, cercetătorii au descoperit că exosomii au afectat biologia receptorului de vitamina D, care joacă un rol-cheie în sănătatea oaselor, a inimii și a mușchilor scheletici. De asemenea, au evaluat impactul zborului spațial asupra ADN-ului mitocondrial – genomul micilor organite care furnizează energie celulelor.

În acest studiu, echipa a constatat că, de fapt, cantitatea de ADN mitocondrial liber de celule care circula în sîngele astronauților era de două, pînă la 350 de ori mai mare decît în mod normal, ceea ce poate duce la leziuni oxidative și inflamații în alte părți ale corpului.

,,Prin aceste studii, am demonstrat potențialul de a evalua riscul pentru sănătate al zborului în spațiu în rîndul astronauților”, a declarat Dr. Goukassian.