Este es un resumen gráfico que muestra cómo los cambios en los metabolitos del huésped y el microbioma intestinal se relacionan con la pérdida ósea durante los vuelos espaciales.
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La densidad ósea de los astronautas, tanto humanos como roedores, disminuye en el espacio. Los investigadores informan el 19 de abril en la revista Cell Reports que los cambios en los microbiomas intestinales de los viajeros espaciales pueden estar relacionados con la pérdida ósea. Los roedores que pasaron un mes o más en la Estación Espacial Internacional alteraron su microbioma y aumentaron su diversidad, y las especies bacterianas que prosperaron en el espacio pueden haber contribuido al aumento de la producción de moléculas que afectan la remodelación ósea.
«Este es solo otro ejemplo vívido que ilustra las interacciones dinámicas entre el microbioma y sus huéspedes mamíferos. El microbioma intestinal está constantemente observando e interactuando, y este también es el caso cuando se expone a la microgravedad», dice el autor principal Wenyuan Shi, microbiólogo y director ejecutivo. del Instituto Forsyth. «Todavía no hemos descubierto si existe un vínculo causal entre los cambios en el microbioma y la pérdida ósea observada en microgravedad y si es simplemente una consecuencia o una compensación efectiva para la mitigación, pero los datos son alentadores y abren nuevas vías de exploración. «
Nuestros huesos no están fijos. Incluso cuando estamos completamente desarrollados, los materiales se agregan, eliminan y transforman constantemente en un proceso llamado remodelación ósea. Estudios recientes han indicado que la microbiota intestinal puede influir en la remodelación ósea a través de varios mecanismos, incluidas las interacciones con los sistemas inmunitario y hormonal. Los microbios también producen diferentes moléculas debido a su metabolismo, y algunos de estos metabolitos interactúan indirectamente con las células responsables de la remodelación ósea.
Esperábamos que el microbioma se viera afectado por los viajes espaciales por varias razones. dice el primer autor y microbiólogo Joseph K. Badri, quien comenzó el trabajo mientras estaba en UCLA y continuó en el Instituto Forsyth. «Del mismo modo, hay muchos efectos en los sistemas biológicos del huésped debido a la exposición a la microgravedad: desregulación del sistema inmunológico, cambios musculoesqueléticos, ritmo circadiano alterado, estrés, y cuando estos sistemas se desequilibran, las comunidades microbianas también pueden verse afectadas».
Para explorar cómo cambia el microbioma durante la exposición prolongada a la microgravedad e investigar los 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 después de 4,5 semanas, y los investigadores rastrearon cómo se recuperaron sus microbiomas cuando regresaron. Los 10 roedores espaciales restantes permanecieron en órbita durante 9 semanas. Veinte roedores de «control terrestre» se alojaron en condiciones idénticas, aunque sin microgravedad, en el suelo. El equipo caracterizó y comparó las comunidades microbianas de los diferentes grupos a lo largo del tiempo: antes del lanzamiento, después del regreso a la Tierra y al final del estudio. También evaluaron los cambios en los metabolitos séricos de roedores espaciales que estuvieron expuestos a la microgravedad durante nueve semanas completas.
«Esta es la primera vez en la historia de la NASA que un roedor regresa vivo a la Tierra», dice Shi. «Esto significa que pudimos recopilar información sobre el cambio en el espacio y luego monitorear la recuperación del microbioma cuando regresan. La buena noticia es que aunque el microbioma cambia en el espacio, estos cambios no parecen persistir al regresar a Tierra.»
Cuando el equipo caracterizó y comparó los microbios intestinales de los hurones espaciales y los hurones terrestres, descubrió que los hurones espaciales tenían microbios intestinales más diversos. Dos tipos de bacterias, las especies Lactobacillus y Dorea, fueron más abundantes en roedores expuestos a microgravedad, y su abundancia fue mayor en roedores que habían estado en el espacio durante 9 semanas frente a 4,5 semanas. El metabolismo de estas dos bacterias también podría haber contribuido a los metabolitos superiores que se han detectado y vinculado a la exposición a la microgravedad.
«Cuando mapeamos las vías genéticas de Lactobacillus y Dorea, parecía alinearse con los metabolitos que se elevaron durante la exposición a la microgravedad», dice Pedry. «Cuando alguien está en microgravedad y experimenta pérdida ósea, tiene sentido que su cuerpo intente compensar y que los sistemas biológicos dentro de ellos también lo hagan, pero necesitamos hacer más estudios mecánicos para validar realmente estas hipótesis».
Un factor, además de la microgravedad, que puede haber afectado los microbiomas cambiantes de los roedores en el espacio es el hecho de que no pudieron aparearse, que es un comportamiento normal de los roedores cuando comen sus heces, lo que reintroduce microbios en los intestinos. . Sin embargo, los roedores que regresaron del espacio 4,5 semanas después pudieron aparearse al regresar, y esto puede haber contribuido a la recuperación del microbioma.
Si bien este estudio arroja luz sobre cómo cambia el microbioma durante los viajes espaciales, los autores dicen que se necesita más trabajo para comprender el vínculo potencial entre el microbioma y la densidad ósea. Planean continuar buscando aquí en la Tierra.
Si podemos aprender qué microbios apoyan el mantenimiento de la densidad ósea, esto podría ayudar a los astronautas a mantenerse más saludables en el espacio. Los investigadores dicen que esta información también podría ayudar a las personas con pérdida ósea por causas no relacionadas con la gravedad en la Tierra. «Esto conducirá potencialmente a nuevas herramientas para controlar enfermedades como la osteoporosis o la osteoporosis, por lo que no es solo una historia aislada en el espacio», dice Shi.
Esta investigación fue apoyada por una subvención piloto de Forsyth, el Centro de Diagnóstico de Saliva de Forsyth a través del Centro de Ciencias de la Vida de Massachusetts y el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial de los Institutos Nacionales de Salud.
Informes celulares, Pedri et al. Los metabolitos específicos del huésped y los cambios en el microbioma intestinal están asociados con la pérdida ósea durante los vuelos espaciales. https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)00310-8
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