Avaruuslentojen vaikutus astronauttien suolistoflooraan 

Uutta tutkimusta suolistofloorasta tehdään jokseenkin yllättävässä paikassa – avaruudessa. Tällä hetkellä NASA kerää näytteitä kansainvälisen avaruusaseman (ISS) astronauteilta voidakseen tutkia, miten ääriolosuhteet vaikuttavat heidän mikrobiomiinsa. 

 

NASA ottaa näytteitä mikrobiomista

Avaruudessa oleskelun aikana astronautit altistuvat ainutlaatuiselle tilanteelle, johon liittyy erilaisia stressitekijöitä – g-voimista, säteilystä ja mikropainovoimasta korkeisiin melutasoihin ja unen häiriintymiseen. Avaruuslentoihin liittyy lisäksi eristyneisyyden, koti-ikävän ja huolien aiheuttamaa henkistä stressiä. Jopa astronauttien ruokavalion muutoksella voi olla vaikutusta heidän hyvinvointiinsa.

Yksi esimerkki astronauttien poikkeuksellisesta tilanteesta on heidän ruokavalionsa avaruudessa oleskelun aikana. Ruokavalio on räätälöity kulutukseen avaruudessa, ja siksi sen on täytettävä tietyt kriteerit, kuten herättää ruokahalua, oltava helppo valmistaa ja sen ravitsemuksellisen sisällön on vastattava miehistölle suositeltua päivittäistä ravintoaineiden saantia. Valikoima on kuitenkin hyvin rajallinen, koska ruoan on säilyttävä pitkään, mikä tarkoittaa usein pakastekuivausta tai säilöntää. Tämän vuoksi tuoreita hedelmiä ja vihanneksia on tarjolla erittäin vähän.

Ruokavalio vaikuttaa astronauttien terveyteen sekä sosiaalisesti että psykologisesti, ja on siksi tärkeä osa avaruuslennon suunnittelua. Ei ole harvinaista, että astronautit syövät liian vähän oleskelunsa aikana ja laihtuvat. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, että ruoka ei ”asetu” vatsaan samalla tavalla avaruudessa kuin maan päällä. Astronautit voivat siten tuntea itsensä kylläisiksi, vaikka he eivät olisikaan syöneet tarpeeksi. Siksi on tärkeää, että astronauttien nauttima ruoka on ravitsevaa, mutta myös tarpeeksi maukasta ruokahalun parantamiseksi sekä sairauksien ja psykologisen stressin välttämiseksi.

Sekä stressin että ruokavalion on osoitettu aiheuttavan muutoksia suolistofloorassa, minkä vuoksi astronautit ja heidän poikkeuksellinen ympäristönsä kiinnostavat erityisesti alan tutkijoita.

Astronauttien mikrobiomin tutkimiseksi NASA kerää näytteitä syljestä, ulosteista, ihosta ja nenästä sekä ennen avaruuslentoa, sen aikana että sen jälkeen. Avaruusasemalta otetut näytteet jäädytetään ja lähetetään ensimmäisellä vapaalla aluksella Johnson Space Centeriin Houstoniin, Texasiin. Kaikki näytteet otetaan NASAn avaruuslentostandardien (NASA Spaceflight Standard Measures) mukaisesti, millä varmistetaan johdonmukaisuus ja edistetään tulevaa tutkimustyötä avaruudessa oleskelun vaikutuksista.

 

Avaruuslento vaikuttaa suolistoflooraan

Vuonna 2019 julkaistussa tutkimuksessa tutkittiin, miten astronauttien mikrobiomi muuttuu pidemmän avaruuslennon aikana. Analysoimalla mikro-organismien koostumusta ennen lähtöä (kun astronautit olivat fyysisessä huippukunnossa) sekä myöhemmin avaruuslennon aikana he pystyivät tutkimaan vaikutusta astronauttien terveyteen.

Tutkimukseen osallistui yhdeksän astronauttia ja näytteitä otettiin useaan otteeseen. Mikrobiomin keräämisen lisäksi myös immuunijärjestelmää ja stressitasoja mitattiin sylki- ja verinäytteitä analysoimalla. Tutkimustulokset osoittivat, että mikrobiomi oli muuttunut avaruudessa oleskelun aikana. Parasutterella-bakteerin määrä oli lisääntynyt. Se on bakteeri, joka on liitetty krooniseen suolistotulehdukseen IBD-potilailla. Samalla havaittiin Fusicatenibacterin, Pseudobutyvibrion ja Akkermansian vähentyneen. Kaikki kolme ovat bakteereja, joilla on tulehdusta ehkäiseviä ominaisuuksia. Myös stressihormonien tasot olivat muuttuneet. Suolistoflooran analyysi paljasti myös, että bakteerien koostumus eri astronauteilla oli muuttunut yhdenmukaisemmaksi, vaikka he eivät olleet viettäneet aikaa yhdessä avaruusasemalla. Tutkijat uskovat, että tämä voi johtua siitä, että astronautit söivät avaruudessa yhdenmukaisempaa ruokaa kuin maan päällä. Tarvitaan kuitenkin lisätutkimuksia useammilla astronauteilla, jotta tutkimuksen tulokset voidaan yleistää.

Toisessa vuonna 1976 julkaistussa tutkimuksessa oli viitteitä siitä, että haitallisten bakteerien tasot nousivat huomattavasti astronauteilla, jotka olivat olleet avaruudessa stressaavissa olosuhteissa. Toinen tutkimus osoitti, että hyvänlaatuisten bakteerien Bifidobacterium ja Lactobacilli määrä väheni, kun taas haitallisten bakteerien E. coli ja Enterobacter määrä lisääntyi avaruuslentoon valmistautuessa. Määrän lisääntyminen oli sitä paitsi erityisesti havaittavissa pian sen jälkeen, kun alus oli lähtenyt Maasta. Toinen mielenkiintoinen havainto oli, että muutokset suolistoflooran koostumuksessa avaruuslennon aikana näyttivät säilyvän useita viikkoja eteenpäin – joissain tapauksissa useita kuukausia tai vuosia.

 

Maan pinnalla stressitekijät vaikuttavat suolistoflooraan samalla tavalla

Maassa olevien ryhmiä koskevat tutkimukset ovat myös osoittaneet, että sekä henkinen että fyysinen stressi vaikuttavat suolistoflooraan. Esimerkkinä voidaan mainita tutkimus, joka tehtiin 23 opiskelijalle kahden erillisen jakson aikana: lukukauden alussa, kun stressitaso oli alhainen, ja ensimmäisellä tenttiviikolla, jolloin stressitaso oli huomattavasti korkeampi. Tuloksena oli, että hyvien bakteerien määrä suolistofloorassa väheni tenttijakson yhteydessä. Suolistoflooran hyvillä bakteereilla on positiivinen vaikutus terveyteen, mikä tarkoittaa, että niiden häviäminen voi johtaa muutoksiin ruoansulatuksessa, heikentää immuunijärjestelmää ja lisätä haitallisten bakteerien määrää. Lisäksi tutkimus osoitti, että suolistofloora ei edelleenkään ollut palautunut viiden päivän jälkeen.

 

Tutkimuksista saadut opit

Huolimatta siitä, että astronautit ovat alttiina äärimmäiselle ja poikkeukselliselle tilanteelle, tutkijat toivovat, että tutkimusten oivallukset voivat tuottaa hyödyllistä tietoa myös meille, jotka olemme maan pinnalla. Merkityksellinen tekijä on esimerkiksi stressin yhteys suolistoflooraan, sillä stressi vaikuttaa useimpiin ihmisiin vaihtelevassa määrin. Aiempien, astronautteja koskevien, tutkimusten osalta professori Stig Bengmark on kommentoinut, että ”on jo pitkään ollut mahdollista nähdä sekä kliinisesti että kokeiden kautta, että henkinen stressi voi aiheuttaa suuria ongelmia ruoansulatuskanavan terveydelle”. Myös tieto siitä, kuinka rajoitettu ruokavalio vaikuttaa suolistoflooraan, voi olla tärkeää muissa yhteyksissä kuin avaruudessa.

NASA:n nykyisen tiedonkeruun odotetaan jatkuvan maaliskuuhun 2023 asti, mikä lupaa jännittävää tietoa suolistofloorasta tulevaisuudessa.

 

Lähteet:

Bengmark, Stig. (2017). Inflammation: From Molecular and Cellular Mechanisms to the Clinic, First Edition. John Wiley & Sons, Ltd.

Gilles, C. R. (2022) Spaceflight Standard Measures. NASA.

Gonzales-Juarbe, N., Ott, M., Pierson, D. (2019). Astronaut Microbiome. JCVI.

Knowles, S.R., Nelson, E.A., and Palombo, E.A. (2008) Investigating the role of perceived stress on bacterial flora activity and salivary cortisol secretion: a possible mechanism underlying susceptibility to illness. Biol. Psychol., 77, 132–137.

Lorenzi, H., Mark Ott, C., Pierson, D. L. (2021). Study of the Impact of Long-Term Space Travel on the Astronauts’ Microbiome.

Tesei, D., Jewczynko, A. Lynch, A. M., Urbaniak, C. (2022). Understanding the Complexities and Changes of the Astronaut Microbiome for Successful Long-Duration Space Missions. Life.

Voorhies, A.A., Mark Ott, C., Mehta, S. et al. Study of the impact of long-duration space missions at the International Space Station on the astronaut microbiome. Sci Rep 9, 9911 (2019). 

Mer från Terveys