Gedurende de evolutie van de mens heeft ons vlezige uiterlijk zich aangepast aan de aantrekkingskracht van de aarde. Neem de zwaartekracht weg en het mechanisme van ons lichaam werkt niet meer helemaal volgens het boekje. Lichaamsvloeistoffen stromen de verkeerde kant op en DNA manifesteert zich net iets anders, dus zelfs het gezondste lichaam heeft moeite met een langdurig verblijf in de ruimte.
Nieuwe tests bij kosmonauten die onlangs nog in de ruimte zijn geweest, bevestigen dit probleem nu in het geval van een zeer belangrijk orgaan: de hersenen. Uit de resultaten komt naar voren dat vervormingen in het hersenweefsels als gevolg van de gewichtloosheid ook zeven maanden nadat de ruimtereizigers op aarde zijn teruggekeerd nog doorwerken.
In het onderzoek, dat afgelopen week werd gepubliceerd in het vakblad New England Journal of Medicine, werd gekeken naar de gevolgen van een verblijf in de ruimte bij kosmonauten die gemiddeld 189 dagen in het International Space Station (ISS) hadden doorgebracht. Onder leiding van wetenschappers van de Universiteit Antwerpen maakte het team MRI-scans van de hersenen van tien kosmonauten, vóór en na hun missie. Zeven maanden later herhaalden ze deze scans bij zeven van de ruimtereizigers.
Zoals in eerdere studies al was aangetoond, leidt een verblijf in de ruimte tot een toename van het hersenvocht, een heldere vloeistof die de hersenen als een kussen beschermt tegen plotselinge bewegingen en botsingen, en ook de juiste druk op het brein handhaaft.
“We zijn ontworpen om onder invloed van de zwaartekracht op de aarde te staan en als die kracht wegvalt, beginnen alle lichaamsvloeistoffen omhoog te stromen,” zegt een van de auteurs van de studie, Peter zu Eulenburg van de Ludwig-Maximilians-Universität München. De nieuwe studie lijkt erop te wijzen dat het overtollige hersenvocht druk uitoefent op de grijze stof van het brein – het donkergekleurde neurale weefsel dat is opgebouwd uit zenuwcellen en hun vertakkingen (dendrieten). Hoewel de hersenen zich na zeven maanden op aarde weer begonnen te herstellen, leken sommige effecten langer door te werken.
De witte stof van de hersenen, die grotendeels uit axonen (zenuwvezels) bestaat, leek aanvankelijk niet te zijn beïnvloed. Maar in de maanden nadat de kosmonauten op aarde waren teruggekeerd, leek het volume van de witte stof af te nemen. De onderzoekers denken dat de boosdoener opnieuw het hersenvocht is. De toegenomen druk van deze vloeistof kan ertoe hebben geleid dat een deel van het water dat altijd in de hersenen aanwezig is, tot in de fragiele witte materie is doorgedrongen. Toen de kosmonauten weer terug op aarde waren, nam de druk af, stootte de witte stof het water weer uit en begon het te krimpen.
Er is meer onderzoek nodig om vast te stellen of – en zo ja, op welke manier – dit van invloed is op het cognitieve vermogen of de mentale gezondheid van de kosmonauten. Maar deze nieuwe studie levert opnieuw bewijs voor de mogelijkheid dat een verblijf in de kosmos langdurige uitwerkingen op ruimte-avonturiers zal hebben. Bovendien zullen ruimtevaarders die op weg gaan naar een baan om de aarde – of zich verder de kosmos in wagen – zich moeten voorbereiden op andere biologische veranderingen.
Ovale oogbollen
De veranderingen in het hersenvocht kunnen namelijk nog een ander zorgwekkend gevolg hebben: wazig zicht, een veel voorkomende klacht van astronauten die op aarde zijn teruggekeerd. Aanvankelijk dachten wetenschappers dat het probleem was te wijten aan vloeistoffen die door het gebrek aan zwaartekracht naar boven waren gestroomd. Tijdens het 340 dagen durende verblijf van tweeling-astronaut Scott Kelly verplaatste zich volgens schattingen van de NASA twee liter lichaamsvloeistof van zijn benen naar zijn hoofd. Door dit effect krijgen de astronauten vaak een pafferig gezicht, en wetenschappers meenden dat dat ook de oorzaak voor het wazige zicht was.
Maar in 2016 wisten onderzoekers een duidelijke boosdoener voor het probleem te vinden: overtollig hersenvocht kan ook leiden tot een verhoogde druk op de achterkant van de oogbol, waardoor dit orgaan ovaler wordt en de oogzenuw gaat uitstulpen. Bij sommige ruimtevaarders herstelt het gezichtsvermogen zich weer als ze na hun terugkeer op aarde de vertrouwde zwaartekracht van de aarde ervaren. Maar uit dit nieuwe onderzoek blijkt dat niet al het hersenvocht na de landing weer naar zijn oude plek stroomt. Daardoor blijven sommige astronauten er last van houden, en tot nu toe zijn er maar weinig behandelingen voor het wazige zicht gevonden.
DNA-veranderingen
Eerder dit jaar deden alarmerende geruchten de ronde over het gemuteerde DNA van Scott Kelly, die de astronaut zelf verrasten. “Wat? Mijn DNA is met zeven procent veranderd? Goh, dat lees ik nu voor het eerst in dit artikel,” twitterde Kelly. “Het zou weleens goed nieuws kunnen zijn! Dan hoef ik [Mark Kelly] niet langer mijn identieke tweelingbroer te noemen.”
Hoewel het DNA van Kelly niet was gemuteerd en ook zijn status als identieke tweeling zeker niet was veranderd, leek een verblijf in de ruimte wel degelijk invloed op de expressie van sommige van zijn genen te hebben gehad.
De rij ‘letters’ waaruit onze genen zijn opgebouwd, hebben op zichzelf geen enkele functie. Het zijn meer blauwdrukken voor de vele proteïnen waarvan ons lichaam is gemaakt. Om daadwerkelijk iets teweeg te brengen moeten genen zich ‘uitdrukken’ (genexpressie), en daarvoor moeten bepaalde genen worden ingeschakeld. Tijdens een verblijf in de ruimte lijkt deze expressie bij sommige genen (vooral genen die een rol spelen in het immuunsysteem, de botgroei en het repareren van DNA) te worden belemmerd. Veranderingen aan zeven procent van Kelly’s genen bleven nog een half jaar na zijn terugkeer op aarde doorwerken, aldus onderzoek van de NASA.
Slappe spieren, brosse botten
Door de zwaartekracht moet ons lichaam op aarde een verrassende hoeveelheid werk verrichten, zelfs als je op de bank in één keer een hele tv-serie bekijkt. Maar in de ruimte is die zwaartekracht vrijwel verdwenen, waardoor spieren slap en botten bros (en daardoor breekbaar) worden. Astronauten kunnen elke maand één tot twee procent van hun botmassa kwijtraken, waarbij ze het meeste botmateriaal verliezen in de onderrug en de benen. Door dit verlies stijgt het kalkgehalte in het bloed, en daarmee de kans op nierstenen.
Wetenschappers zijn al geruime tijd op de hoogte van deze negatieve gevolgen, en bewoners van het ISS doen dan ook veel lichaamsoefeningen om het verlies aan spier- en botmassa tegen te gaan. Ook een aangepast dieet, met meer voedsel dat rijk is aan calcium en vitamine-D, kan het risico verlagen.
Maar ruimtevaarders kunnen niet dag en nacht lichaamsoefeningen doen en moeten zich bovendien aanpassen als ze weer op aarde rondlopen. “Alleen al het overeind houden van m’n hoofd is een bizarre nieuwe ervaring,” zei astronaut Chris Hadfield in 2013 tegen CBC News nadat hij van het ISS was teruggekeerd. “Ik heb vijf maanden lang mijn hoofd niet overeind hoeven te houden.”
Ruimtesperma
Hoewel een verblijf in de ruimte dus veel negatieve uitwerkingen heeft, is er één ding waarover toekomstige ruimtevaarders zich geen zorgen hoeven te maken: het maken van baby’s. In 2017 bleek uit onderzoek dat gevriesdroogd muizensperma ook na negen maanden in de ruimte nog gezonde babymuisjes kon produceren.
Maar het hebben van seks in de ruimte kan niettemin een probleem zijn. Tot nu toe heeft niemand het uitgeprobeerd, maar het gebrek aan zwaartekracht werkt daarbij niet in ons voordeel. Gelukkig blijkt uit het muizenonderzoek dat kunstmatige inseminatie toekomstige generaties kan helpen bij het bevolken van andere planeten.
Lees meer op natgeo.nl/ruimte
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
