Fluttuare in microgravità potrebbe sembrare un sollievo beatifico per lo scheletro umano che sopporta il peso, ma quando gli astronauti trascorrono mesi nello spazio, la loro densità ossea subisce un colpo serio da cui potrebbero non riprendersi mai completamente. Uno studio sui topi a bordo della Stazione Spaziale Internazionale offre agli scienziati della NASA un indizio migliore sul perché esista questo significativo e irrisolto rischio per la salute. A quanto pare, le perdite ossee potrebbero non avere a che fare con le radiazioni spaziali, la mancanza di luce solare o un fattore sistemico simile. Dopo che i topi hanno trascorso 37 giorni in orbita, alcune parti dei loro scheletri hanno mostrato più danni di altre. Rispetto ai topi di “controllo a terra” che non sono stati spediti fuori dal nostro pianeta, i femori degli arti posteriori dei topi nello spazio erano pieni di grandi buchi, specialmente alle estremità dove si uniscono all’anca e al ginocchio. Al contrario, la parte lombare delle spine dei topi è rimasta notevolmente intatta. “Un focus specifico del nostro studio è il femore a causa del suo ruolo principale nel sostenere il peso nel topo,” spiegano i ricercatori della NASA e del Blue Marble Space Institute of Science.
Negli esseri umani bipedi, la colonna lombare sostiene principalmente il peso della parte superiore del corpo, ma nei roditori quadrupedi, la struttura orizzontale non svolge lo stesso ruolo di sostegno del peso. Questo suggerisce che le ossa dei mammiferi che sopportano il peso sulla Terra sono quelle più colpite dalla microgravità in orbita. Forse è come il concetto di “usalo o perdilo” in neuroscienza. Se le ossa che sopportano il peso non vengono “allenate” come al solito, potrebbero iniziare a deteriorarsi.
Quando i topi sulla Terra sono stati tenuti in gabbie che limitano il movimento, hanno mostrato perdite di densità nelle ossa che sopportano il peso, ma in misura minore rispetto ai topi in microgravità. Per tenere conto dello stress del lancio del razzo, i topi di controllo a terra sono stati anche esposti a simulazioni di volo. “Se le radiazioni spaziali in orbita bassa terrestre o altri fattori sistemici fossero i principali responsabili della perdita ossea durante il volo spaziale, ci aspetteremmo cambiamenti sistemici nel sistema scheletrico,” spiegano i ricercatori.
Se la perdita fosse causata dalle radiazioni ionizzanti, ad esempio, i ricercatori si aspetterebbero di vedere le parti esterne dense dell’osso schermare in qualche modo la cavità midollare interna. Ma non sembra essere il caso. Il deterioramento avviene dall’interno verso l’esterno nei topi. Il collo del femore, ad esempio, ha una copertura esterna sostanziale di osso, eppure mostra una significativa perdita di midollo osseo spugnoso interno quando esposto alla microgravità per 37 giorni.
Dopo tutto questo tempo in orbita bassa terrestre, gli autori dello studio, guidati dalla bioingegnere Rukmani Cahill, affermano che i topi a bordo della ISS sono stati esposti solo a una piccola dose giornaliera di radiazioni. Negli studi simulati che mostrano che le radiazioni possono innescare la perdita ossea, la dose è molto, molto più alta, equivalente a circa 13 anni di vita a bordo della ISS. In meno di sei mesi in orbita bassa, tuttavia, gli astronauti possono sperimentare decenni di perdita ossea, da cui potrebbero non riprendersi mai completamente. Ogni mese, in media, i viaggiatori spaziali umani perdono l’1% o più della loro densità ossea, circa 10 volte il tasso di osteoporosi sulla Terra. Questo declino aumenta notevolmente il rischio di fratture nelle ossa lunghe come il femore.
A differenza degli astronauti umani, i topi testati nello studio attuale erano giovani e nelle fasi finali della maturazione scheletrica. In microgravità, i loro femori, che avrebbero dovuto continuare a crescere per un po’, hanno mostrato segni di ossificazione prematura, trasformando la cartilagine in osso prima del previsto. Questo potrebbe limitare la crescita ossea, ostacolando lo sviluppo.
Questi risultati cautelativi provengono dallo studio sui roditori in volo spaziale di più lunga durata della NASA fino ad oggi. L’agenzia spaziale afferma che è il primo di molti esperimenti che esploreranno come proteggere la salute degli astronauti durante i viaggi spaziali. Se la loro ipotesi sulla densità ossea è corretta, suggerisce che tattiche come la dieta potrebbero non migliorare la salute ossea di un astronauta. Tapis roulant con imbracature che tengono l’utente a terra o dispositivi che imitano il sollevamento pesi nello spazio potrebbero rivelarsi più efficaci. Lo studio è stato pubblicato su PLOS ONE.