La densidad ósea disminuye en el espacio, tanto en humanos como en roedores. Esto se ha visto en un estudio publicado en la revista 'Cell Reports', en el que se han asociado cambios en el microbioma intestinal de los viajeros con esta pérdida ósea.
Los roedores que pasaron un mes o más en la Estación EspacialInternacional tenían microbiomas alterados y más diversos, y las especies bacterianas que florecieron en el espacio pueden haber contribuido al aumento de la producción de moléculas que se sabe influyen en el proceso de remodelación ósea.
"Este es otro claro ejemplo de las interacciones dinámicas entre el microbioma y los huéspedes mamíferos. El microbioma intestinal está constantemente vigilando y reaccionando, y lo mismo ocurre cuando uno se expone a la microgravedad", afirma el autor principal, Wenyuan Shi, microbiólogo y director ejecutivo del Instituto Forsyth, en Estados Unidos.
"Todavía tenemos que averiguar si existe una relación causal entre los cambios en el microbioma y la pérdida ósea observada en microgravedad y si es simplemente una consecuencia o una compensación activa para mitigarla, pero los datos son alentadores y crean nuevas vías de exploración", añade.
Los huesos no son estáticos; incluso cuando el individuo ha crecido del todo, se añade, elimina y desplaza material constantemente en un proceso llamado remodelación ósea. Estudios recientes han sugerido que los microbios intestinales podrían influir en la remodelación ósea a través de diversos mecanismos, como las interacciones con los sistemas inmunitario y hormonal.
Shi: "Aunque el microbioma cambia en el espacio, estas alteraciones no parecen persistir al volver a la Tierra"
Los microbios también producen diversas moléculas debido a su propio metabolismo, y algunos de estos metabolitos interactúan indirectamente con las células responsables de la remodelación ósea.
Cabe esperar que el microbioma se vea afectado por los viajes espaciales por varias razones. "En primer lugar, están las fuerzas físicas en juego, como la microgravedad y la exposición a la radiación cósmica, que afectan no sólo a las células bacterianas sino también a las humanas", explica el primer autor y microbiólogo Joseph K. Bedree, que comenzó el trabajo mientras estaba en la UCLA y lo continuó en el Instituto Forsyth.
"Del mismo modo, hay numerosos efectos resultantes en los sistemas biológicos del huésped por la exposición a la microgravedad --irregularidades del sistema inmunitario, cambios musculoesqueléticos, alteración del ritmo circadiano, estrés-- y cuando esos sistemas se desequilibran, las comunidades microbianas potencialmente también podrían verse alteradas", prosigue.
Para estudiar cómo cambia el microbioma durante la exposición prolongada a la microgravedad e investigar posibles vínculos entre estos cambios y la densidad ósea, los investigadores enviaron 20 roedores a la Estación Espacial Internacional.
Diez de estos roedores regresaron vivos a la Tierra al cabo de 4,5 semanas, y los investigadores siguieron la recuperación de sus microbiomas a su regreso. Los 10 roedores espaciales restantes permanecieron en órbita un total de 9 semanas.
Veinte roedores de "control terrestre" fueron alojados en condiciones idénticas --aunque sin la microgravedad-- en la Tierra. El equipo caracterizó y comparó las comunidades microbianas de los distintos grupos a lo largo del tiempo: antes del despegue, tras el regreso a la Tierra y al final del estudio. También evaluaron los cambios en los metabolitos séricos de los roedores espaciales expuestos a la microgravedad durante 9 semanas.
"Es la primera vez en la historia de la NASA que un roedor regresa vivo a la Tierra --afirma Shi--. Esto significó que pudimos recopilar información sobre el cambio en el espacio, y luego monitorear la recuperación de su microbioma cuando regresaron. La buena noticia es que, aunque el microbioma cambia en el espacio, estas alteraciones no parecen persistir al volver a la Tierra".
Cuando el equipo caracterizó y comparó los microbiomas intestinales de los roedores espaciales y terrestres de control, descubrió que los roedores espaciales tenían microbiomas intestinales más diversos. Dos tipos de bacterias --las especies 'Lactobacillus' y 'Dorea'-- eran mucho más abundantes en los roedores expuestos a la microgravedad, y su abundancia era aún mayor en los roedores que estuvieron en el espacio 9 semanas frente a 4,5 semanas.
El metabolismo de estas dos bacterias también podría haber contribuido a los elevados metabolitos detectados y asociados a la exposición a la microgravedad.
Los investigadores afirman que el estudio también podría ayudar en la Tierra a las personas que sufren pérdida ósea por causas no relacionadas con la gravedad
"Cuando trazamos las rutas genéticas de 'Lactobacillus' y 'Dorea', parecían coincidir con los metabolitos que se elevaban durante la exposición a la microgravedad --explica Bedree--. Cuando alguien está en microgravedad y experimenta pérdida ósea, tendría sentido que su cuerpo intentara compensarlo y que los sistemas biológicos internos también lo hicieran, pero necesitamos hacer más estudios mecanísticos para validar realmente estas hipótesis".
Un factor no relacionado con la microgravedad que puede haber influido en el cambio del microbioma de los roedores en el espacio es el hecho de que no pudieron practicar la coprofagia, un comportamiento normal de los roedores por el que se comen sus propias heces, lo que reintroduce microbios en el intestino. Sin embargo, los roedores que regresaron del espacio al cabo de 4,5 semanas sí pudieron practicar la coprofagia, lo que probablemente contribuyó a la recuperación de su microbioma.
Aunque este estudio arroja luz sobre cómo cambia el microbioma durante los viajes espaciales, los autores afirman que hay que seguir trabajando para comprender la posible relación entre el microbioma y la densidad ósea. Planean continuar la investigación aquí en la Tierra.
"Si logramos averiguar qué microbios favorecen el mantenimiento de la densidad ósea, podríamos ayudar a los astronautas a mantenerse más sanos en el espacio", señala. Los investigadores afirman que esta información también podría ayudar en la Tierra a las personas que sufren pérdida ósea por causas no relacionadas con la gravedad.
"Esto podría dar lugar a nuevas herramientas para tratar enfermedades como la osteopenia o la osteoporosis, por lo que no se trata sólo de una historia aislada en el espacio", concluye Shi.