Los investigadores se enfocan en las mitocondrias, conocidas como las ‘centrales energéticas’ de las células. Producen trifosfato de adenosina, la molécula que impulsa los procesos metabólicos para que el cuerpo pueda realizar todas sus funciones vitales
Al volver a la Tierra, las tripulaciones de misiones espaciales sufren un fuerte impacto físico al readaptarse a la gravedad. Los efectos más comunes incluyen pérdida de densidad ósea, atrofia muscular, desequilibrio vestibular, problemas de presión arterial al ponerse de pie y, entre otros, dolores intensos en la columna vertebral, según la NASA Ciencia. Otros estudios han sugerido que los vuelos espaciales provocan alteraciones en el cuerpo de los astronautas, específicamente en las mitocondrias.
Los investigadores han descubierto que la exposición a la microgravedad a bordo de la Estación Espacial Internacional provoca que las mitocondrias de las células humanas produzcan menos proteínas, recoge la revista Nature.
Las mitocondrias son los orgánulos encargados de generar la mayor parte de la energía química que necesitan las células. Estas estructuras subcelulares son conocidas como las ‘centrales energéticas’ o el ‘combustible’ de las células. Producen trifosfato de adenosina (ATP), la molécula que impulsa los procesos metabólicos para que el cuerpo pueda realizar todas sus funciones vitales.
El estudio también identificó una vía molecular previamente desconocida que traduce los efectos de la gravedad espacial en las mitocondrias a través de la acción mecánica de la adhesión celular. Lo que podría explicar por qué la actividad proteica disminuye cuando se eliminan dichos efectos, cita el artículo.
Los hallazgos “podrían tener implicaciones para los viajeros espaciales”, afirma Thomas Corydon, biólogo espacial de la Universidad de Aarhus en Dinamarca. “Esto podría utilizarse para comprender mejor cómo debemos preparar a los astronautas que viajan al espacio”.
Cambios en el cuerpo de los astronautas
Comprender los efectos de los vuelos espaciales en el cuerpo es esencial a medida que los astronautas se trasladan desde la Estación Espacial Internacional en la órbita terrestre baja a destinos en el espacio profundo en la Luna, alrededor de ella y más allá. La NASA Ciencia está particularmente interesada en investigar cómo reacciona el organismo a las misiones de larga duración, ya que la agencia planea realizar expediciones extendidas en la Luna y Marte. Scott Kelly y Christina Koch fueron los primeros astronautas estadounidenses en pasar casi un año en el espacio a bordo de la estación. El doble del promedio anterior. Scott, Christina y otros seis astronautas han pasado más de 200 días en el espacio durante un único vuelo espacial.
Además de pasar casi un año en el espacio, Scott participó en varios estudios biomédicos a bordo de la estación espacial mientras su hermano gemelo idéntico, el astronauta retirado Mark Kelly, permanecía en la Tierra como sujeto de control, es decir, alguien que proporciona una base de comparación. El estudio proporcionó datos valiosos sobre lo que le sucedió a Scott, fisiológica y psicológicamente, en comparación con su hermano Mark. Sus contribuciones ayudaron a generar datos que los investigadores utilizarán en las próximas décadas.
La NASA tiene planes de llevar a cabo una investigación de larga duración más dedicada en la estación espacial. Se espera que los estudios arrojen luz sobre cómo el cuerpo se adapta a vivir en el entorno de los vuelos durante diversos períodos de tiempo más largos. Sin dudas, serán fundamentales para futuras misiones en el espacio profundo.
Alteraciones celulares de las mitocondrias
Investigaciones previas de células y ratones que viajaron al espacio, así como de muestras de astronautas, han sugerido que los vuelos espaciales provocan daños en las mitocondrias. “Observamos una visión general de cómo se producía la desregulación mitocondrial”, afirma Afshin Beheshti, investigador de biomedicina espacial de la Universidad de Pittsburgh en Pensilvania. Sin embargo, añade que los mecanismos moleculares mediante los cuales la gravedad afecta la biología mitocondrial aún no se comprenden del todo.
Estudios anteriores también revelaron que la gravedad reducida tenía un impacto en la transcripción del ADN a ARN. Pero para el análisis más reciente, Shintaro Iwasaki, biólogo molecular del instituto nacional de investigación científica de Japón, RIKEN, en Wako, y sus colegas quisieron analizar los efectos sobre la traducción. Proceso mediante el cual unas máquinas moleculares llamadas ribosomas utilizan los ARNm para sintetizar proteínas.
Con la ayuda de los astronautas de la Estación Espacial Internacional, el equipo cultivó células humanas en un módulo de laboratorio a bordo de la estación durante 24 o 48 horas, y luego las congeló. Las muestras de células de control se mantuvieron en una centrífuga que simulaba la gravedad terrestre estándar durante el cultivo.
Tras devolver todas las muestras a la Tierra, su análisis reveló que las células que habían estado expuestas a la microgravedad durante 24 horas tenían menos ARNm mitocondriales que las células de control, y que sus ribosomas mitocondriales producían menos proteínas.
Los investigadores hallaron resultados similares, aunque menos marcados, en larvas de gusanos Caenorhabditis elegans que fueron cultivadas en microgravedad en la estación espacial durante cuatro días, en comparación con gusanos que se mantuvieron en una centrífuga.
Terapias focalizadas
En experimentos posteriores realizados en la Tierra, Iwasaki y sus colegas utilizaron un clinostato. Un dispositivo que hace girar las células para simular la gravedad reducida. Tras 24 horas en el clinostato, las mitocondrias de las células humanas mostraron una producción reducida de 13 proteínas. Mantener las células girando durante 48 y 72 horas disminuyó aún más la síntesis de proteínas mitocondriales.
“Es bien sabido que la microgravedad reduce o altera la expresión génica”, afirma Corydon. Este análisis aporta pruebas de cómo afecta a las células “directamente a nivel proteico”, añade.
Al analizar datos multiómicos de astronautas de la Estación Espacial Internacional y modelos animales, los científicos identifican que este fallo energético celular actúa como un «interruptor central» del deterioro fisiológico espacial. A nivel celular, el entorno espacial interrumpe la respiración celular y desregula el metabolismo energético.
Las mitocondrias afectadas no solo pierden eficiencia en la producción de adenosina trifosfato (ATP) —la moneda energética del cuerpo—, sino que además comienzan a liberar cantidades excesivas de especies reactivas de oxígeno. Este exceso desencadena estrés oxidativo e inflamación sistémica que afecta de forma desproporcionada a los órganos y tejidos de alto consumo energético. Explicando por qué los músculos, el corazón, el hígado y el sistema inmunológico sufren un desgaste rápido durante las estancias prolongadas en órbita.
El hallazgo de este mecanismo unificado transforma profundamente la medicina aeroespacial. En lugar de diseñar intervenciones aisladas para combatir la atrofia muscular o la fragilidad ósea por separado, la ciencia puede enfocar sus esfuerzos en terapias integrales destinadas a proteger y optimizar la función mitocondria. Mediante antioxidantes dirigidos, suplementos metabólicos o tratamientos farmacológicos específicos. Esto resulta para proteger la salud de las tripulaciones en futuras misiones de larga duración hacia la Luna o Marte.
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