Så påverkas astronauternas tarmflora av rymdfärden 

Ny forskning på tarmfloran sker på en aningen oväntat plats – ute i rymden. Just nu samlar NASA in prover från astronauterna på den internationella rymdstationen ISS för att kunna undersöka hur de extrema förhållandena påverkar deras mikrobiom.

NASA tar prover på mikrobiomet

Under en vistelse i rymden utsätts astronauter för en unik situation som medför en mängd olika stressfaktorer – allt från g-krafter, strålning och mikrogravitation till höga ljudnivåer och rubbade sömncykler. Dessutom innebär en rymdexpedition även mental stress orsakad av isolering, hemlängtan och oro. Även omställningen av kosten som astronauter går igenom kan ha en påverkan på deras välmående.

Ett exempel på astronauternas extraordinära situation är deras kosthållning under rymdvistelsen. Kosten är anpassad för konsumtion i rymden och måste därför möta vissa kriterier som att vara aptitlig, enkel att tillaga och ha ett näringsinnehåll i linje med besättningens rekommenderade intag. Dock är utbudet väldigt begränsat eftersom maten måste ha en lång hållbarhet, vilket ofta innebär frystorkning eller konservering. Detta gör att utbudet av färsk frukt och grönt är litet.

Kosten har en påverkan på astronauternas hälsa både socialt och psykologiskt, och är därför en viktig del i planeringen av en rymdfärd. Det är inte ovanligt att astronauter äter för lite under vistelsen och går ner i vikt. Detta är troligtvis ett resultat av att maten inte ”sätter sig” i magen på samma sätt i rymden som den gör på jorden. Astronauterna kan då uppleva en mättnadskänsla trots att de inte ätit tillräckligt. Därför är det viktigt att kosten som astronauterna får i sig är näringsrik, men också tillräckligt god för att höja aptiten och undvika sjukdomar och psykologisk stress.

Både stress och kost har visat sig kunna orsaka förändringar av tarmfloran, vilket innebär att astronauter och deras extraordinära miljö är särskilt intressant för forskare inom området.

För att kunna studera astronauternas mikrobiom samlar NASA in prover från saliv, avföring, hud och näsa både före, under och efter rymdfärden. Proverna som tas ombord på rymdstationen blir nedfrysta och skickas med första tillgängliga farkost till Johnson Space Center i Houston, Texas. Alla prover tas i enlighet med NASA Spaceflight Standard Measures för att säkerställa att de är konsekventa och kan bidra till framtida forskning kring effekterna av rymdvistelser.

 

Rymdexpedition påverkar tarmfloran

I en studie som publicerades 2019 undersöktes det hur astronauternas mikrobiom förändras under en längre rymdfärd. Genom att analysera sammansättningen av mikroorganismer före avresa (när astronauterna var i fysisk toppform) samt senare under rymdfärden kunde de studera påverkan på astronauternas hälsa.

Nio astronauter deltog i studien och prover togs vid ett flertal tillfällen. Utöver insamling av mikrobiom mättes även immunförsvar och stressnivåer genom analys av saliv- och blodprover. Resultatet från studien visade att mikrobiomet hade förändrats under rymdvistelsen. Mängden av bakterien Parasutterella hade ökat, vilket är en bakterie som förknippats med kronisk tarminflammation hos patienter med IBD. Samtidigt observerades en minskning av Fusicatenibacter, Pseudobutyvibrio och Akkermansia, som alla tre är bakterier med antiinflammatoriska egenskaper. Nivåerna av stresshormoner hade också förändrats. Analysen av tarmfloran avslöjade dessutom att sammansättningen av bakterier hade blivit mer lik astronauterna emellan, även om de inte tillbringat tid tillsammans på rymdstationen. Detta tror forskarna kan bero på att astronauterna åt en mer likriktad kost i rymden än på jorden. Ytterligare studier på fler astronauter behövs däremot för att kunna generalisera resultaten av studien.

I en annan studie som publicerades 1976 fanns det indikationer på att nivåerna av skadliga bakterier ökat markant hos astronauter som befunnit sig i rymden under stressande omständigheter. Ytterligare en studie visade att mängden av de godartade bakterierna Bifidobacterium och Lactobacilli minskade, samtidigt som mängden av de skadliga bakterierna E. coli och Enterobacter ökade under förberedelserna för en rymdfärd. Ökningen var dessutom extra påtaglig under perioden strax efter att farkosten lämnat jorden. En annan intressant observation var att förändringarna av tarmflorans sammansättning under rymdfärden visade sig bestå i flera veckor framåt – i vissa fall i flera månader eller år.

 

Stressfaktorer på jorden påverkar tarmfloran på ett liknande sätt

Även studier på grupper som befinner sig på jorden har visat att såväl mental som fysisk stress påverkar tarmfloran. Ett exempel är en studie som genomfördes på 23 studenter under två separata perioder: i början av terminen när stressnivån var låg och under första tentamensveckan när stressnivån var betydligt högre. Resultatet var att mängden goda bakterier i tarmfloran minskade i samband med tentamensperioden. Tarmflorans goda bakterier har en positiv effekt på hälsan, vilket innebär att förlusten av dessa kan leda till att matsmältningen förändras, att immunförsvaret försvagas och att mängden skadliga bakterier ökar. Dessutom visade studien att tarmfloran fortfarande inte hade återhämtat sig efter fem dagar.

 

Lärdomar från studierna

Trots att astronauter utsätts för en extrem och extraordinär situation hoppas forskarna att insikterna från studierna ska kunna generera användbar kunskap även för oss på jorden. En relevant faktor är exempelvis stressens koppling till tarmfloran, då stress är något som i olika grad drabbar de allra flesta. Angående tidigare studier på astronauter har professor Stig Bengmark kommenterat att ”man har sedan länge kunnat se, både kliniskt och genom experiment, att mental stress kan orsaka stora problem för maghälsan”. Även kunskap om hur den begränsade kosten påverkar tarmfloran kan vara av betydelse i andra sammanhang än i rymden.

NASAs nuvarande insamling av data väntas pågå till och med mars 2023 vilket kommer att ge upphov till mer spännande kunskap om tarmfloran i framtiden.

 

Källor:

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).