Voimmeko suojata aivoja kosmiselta säteilyltä?
Kun valmistaudumme siirtymään uuteen avaruusmatkailun aikakauteen, meidän on löydettävä tapoja välttää kosmisen ympäristön aiheuttamat terveysriskit. Erityisesti syvän avaruuden säteilyn tiedetään heikentävän kognitiivista toimintaa. Onko tutkijat löytäneet keinon kumota tämä vahinko?
Tämä on aattona lähettää astronautteja tutkimaan syvää avaruutta, asuttamaan ja muokkaamaan muita planeettoja sekä suunnittelemaan avaruusturismia.
Mutta avaruusmatkoilla on omat terveysriskinsä.
Yksi tärkeimmistä uhista on kosminen säteily, joka voi vahingoittaa keskushermostoa, muuttaa kognitiivista toimintaa ja johtaa samanlaisiin oireisiin kuin Alzheimerin taudissa.
NASA - samoin kuin avaruusmatkailusta kiinnostuneet yksityiset yritykset - ovat suunnitelleet kolonisaatiokäyntejä Marsille heti 2030-luvulla ja etsineet tehokkaita tapoja suojata astronautteja säteilyn haitoilta.
Toistaiseksi tutkijat ovat keskittyneet lähinnä avaruusalusten ja avaruusmatkailijoiden suojavarusteiden parantamiseen tämän voimakkaan säteilyn torjumiseksi.
Nyt Kalifornian yliopiston tutkijat San Franciscossa - Susanna Rosin johdolla - ovat kuitenkin alkaneet kehittää hoitoa, joka saattaa kompensoida kosmisten säteiden laukaiseman hermoston rappeutumisen.
Hiirimalleilla suorittamiensa kokeiden tulokset julkaistaan nyt lehdessä Tieteelliset raportit.
"Kosminen säteily voi vaikuttaa aivoihin pitkällä aikavälillä"
Aikaisemmat Rosin ja tiimin tekemät tutkimukset havaitsivat, että sen jälkeen kun hiiret olivat altistuneet suunnilleen vastaavalle säteilyn tasolle kuin mitä ihmisen astronautit saattavat kohdata avaruusmatkalla, heidän kykynsä erottaa tutut ja tuntemattomat kohteet olivat heikentyneet.
Yleensä, kun hiiret kohtaavat kaksi esinettä - yhden heille uuden ja tuntemattoman ja toisen, jonka he aiemmin tutkivat - he viettävät enemmän aikaa perehtymällä uuteen esineeseen.
Säteilylle altistuneilla eläimillä oli kuitenkin taipumus viettää yhtä paljon aikaa molempien esineiden tutkimiseen, mikä ehdotti tutkijoille, että hiiret olivat unohtaneet, että he olivat jo altistuneet toiselle.
Muita hiirien esittämiä oireita olivat sosiaalisen vuorovaikutuksen ongelmat ja tunne kohonneesta ahdistuksesta. Rosi ja tiimi huomauttavat, että tämä johtui todennäköisesti voimakkaan säteilyn vaikutuksesta mikrogliaan tai aivoissa ja selkäytimessä löydettyihin hermosoluihin, jotka ovat osa keskushermoston immuunijärjestelmää.
Kun mikroglia aktivoituu, ne voivat aiheuttaa oireita - kuten heikentynyttä muistia - jotka ovat yhdenmukaisia neurodegeneratiivisten häiriöiden oireiden kanssa.
Tämä johtuu osittain siitä, että ne ajetaan tuhoamaan synapseja tai aivosolujen välille muodostuneista yhteyksistä, joiden avulla ne voivat välittää tietoa.
"Meillä on alkamassa todisteita siitä, että altistuminen syvän avaruuden säteilylle voi vaikuttaa aivotoimintaan pitkällä aikavälillä, mutta sikäli kuin tiedän, kukaan ei ollut tutkinut mahdollisia vastatoimenpiteitä, jotka voisivat suojata astronauttien aivoja tällaiselta säteilyaltistuksen tasolta. ”
Susanna Rosi
Uusi yhdiste osoittaa lupauksen
Uudessa tutkimuksessa Rosi ja hänen kollegansa tekivät yhteistyötä Kalifornian Loma Lindan yliopiston tutkijoiden kanssa terapian löytämiseksi, joka saattaisi torjua säteilyn vaikutuksia aivoihin.
He aloittivat samanlaisella kokeella hiirillä, jossa heidät altistettiin samanlaiselle säteilyannokselle kuin se, joka saattaisi vaikuttaa syvään avaruuteen matkustavaan.
Viikon kuluttua hiirille joko annettiin säännöllinen, kontrolloitu ruokavalio 15 päivän ajan tai sellainen, joka sisälsi hoidon kokeellisella yhdisteellä nimeltä PLX5622.
PLX5622-ruokavalio tyhjentää mikrogliaa keskushermostossa. Aikaisemmissa tutkimuksissa PLX5622-hoidon oli osoitettu suojaavan kognitiivista toimintaa hiirissä, jotka altistettiin kallon säteilytykselle syöpähoidon muodossa. Rosi ja joukkue ottivat vihjeensä näistä tuloksista.
Viimeaikaiset kokeet tuottivat myös rohkaisevia tuloksia. Ensinnäkin tutkijat huomasivat, että vaikka aluksi heillä ei ollut kognitiivisia häiriöitä, kolmen kuukauden kuluessa alkuperäisestä säteilytyksestä kontrolliruokavaliohiiret osoittivat heikentyneen uuden kohteen tunnistamista.
PLX5622-hoitoa saaneet hiiret eivät kuitenkaan osoittaneet tällaista vahinkoa muistin muistamiseen.
Verrattaessa kunkin ryhmän hiirten aivoja tutkijat paljastivat, että kontrolliryhmän eläimillä oli monia aktivoituneita mikrogliaa ja he olivat menettäneet lukuisia synapseja, kun taas PLX5622-hoitoryhmän potilaat näyttivät terveiltä.
Miksi tämä on? Rosi ja tiimi uskovat, että pakottamalla keskushermosto eliminoimaan aktivoitu mikroglia, uudet, terveet hermosolut tulivat korvaamaan ne, jolloin hiiret pystyivät ylläpitämään normaalia kognitiivista toimintaa.
"Tämä on todella siisti todiste, ensinnäkin siitä, että aivojen mikroglion uudelleenkäynnistys voi suojata kognitiivista toimintaa säteilyaltistuksen jälkeen, ja toiseksi, että meidän ei välttämättä tarvitse hoitaa välittömästi säteilyaltistuksen jälkeen, jotta lääke olisi tehokas", Rosi selittää.
Tutkijat ovat kuitenkin innoissaan paitsi tämän kokeellisen terapian mahdollisuudesta avaruusmatkailijoille. Lääkkeitä, jotka käyttävät samanlaisia mekanismeja kuin PLX5622, testataan jo kliinisissä tutkimuksissa syövän hoidossa.
Tämä tarkoittaa, että tällaiset lääkkeet saattavat soveltua hyvin monenlaisiin ongelmiin, mukaan lukien kognitiiviset häiriöt syövän hoidon jälkeen.
"NASA on erittäin kiinnostunut löytämään tapoja varmistaa sekä astronauttien turvallisuus että operaation onnistuminen syvien avaruusmatkojen aikana", toteaa tutkimuksen tekijä Karen Krukowski
"Mutta", hän lisää, "astronautit ovat pieni joukko - on mielenkiintoista, että nämä havainnot voivat mahdollisesti auttaa estämään monia muita kognitiivisen heikkenemisen muotoja."
