Dlaczego astronauci wracają na Ziemię biologicznie młodsi? Naukowcy są zaskoczeni

Krótki lot na orbitę potrafi błyskawicznie postarzyć organizm, a chwilę później – odmłodzić go w tempie nieznanym z ziemskich warunków.

Najnowsza analiza czterech uczestników komercyjnej misji Axiom-2 pokazuje, że ludzkie ciało w kosmosie działa jak przeciążony system, który po powrocie na Ziemię uruchamia mocny tryb naprawczy. W liczbach wygląda to tak, jakby astronauci najpierw zyskali kilka lat, a zaraz po lądowaniu nagle je „zgubili”.

Co to znaczy, że astronauci „młodnieją” po lądowaniu

Naukowcy z Buck Institute for Research on Aging i Weill Cornell Medicine śledzili stan zdrowia czterech członków załogi Axiom-2 podczas dziewięciodniowego pobytu na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Nie chodziło o zmarszczki czy kondycję fizyczną, lecz o tzw. wiek biologiczny, mierzony na podstawie zmian chemicznych w DNA.

Badacze analizowali metylację DNA, czyli rodzaj chemicznej „metki” na naszym materiale genetycznym. Zestaw tych znaczników tworzy coś w rodzaju zegara epigenetycznego, który dość wiernie odzwierciedla, jak „stare” są komórki, niezależnie od liczby przeżytych lat.

W ciągu nieco ponad tygodnia w mikro-grawitacji organizmy uczestników misji „posunęły się” biologicznie średnio o około dwa lata, po czym po powrocie zyskały z powrotem mniej więcej trzy i pół roku.

To nie jest magia, tylko skrajna reakcja organizmu na środowisko, w którym wszystko – od krążenia krwi po pracę mięśni i układu odpornościowego – działa inaczej niż na Ziemi.

Kosmos przyspiesza starzenie komórek

Pobyt na orbicie to dla ciała seria bardzo mocnych bodźców. Brak grawitacji osłabia mięśnie i kości, zmienia rozkład płynów, zaburza sen i rytm dobowy. Do tego dochodzi zwiększone promieniowanie kosmiczne i ciągły stres dla organizmu.

W analizie misji Axiom-2 widać to wyjątkowo wyraźnie:

Najbardziej oberwało się najstarszemu uczestnikowi. Jego wiek biologiczny skoczył o blisko dwa i pół roku w ciągu zaledwie czterech dni. Nie chodzi o to, że mężczyzna nagle wyglądał na kilkadziesiąt lat starszego – zmiany dotyczyły poziomu komórek, tak jakby jego organizm został gwałtownie postawiony w sytuacji ekstremalnego obciążenia.

Powrót na Ziemię włącza tryb „intensywnej naprawy”

Najciekawsza część historii zaczyna się dopiero po wodowaniu kapsuły. Gdy załoga znowu znalazła się w ziemskiej grawitacji, zegary biologiczne zaczęły przesuwać się w przeciwną stronę – i to zaskakująco szybko.

W ciągu pierwszych 24 godzin po powrocie średni wiek biologiczny uczestników spadł o 3,48 roku względem poziomu z końcówki lotu. U dwóch najmłodszych członków załogi efekt był tak silny, że po zakończeniu obserwacji mieli „młodszy” profil komórkowy niż przed startem.

Najmłodszy uczestnik misji utrzymał obniżony wiek biologiczny przez cały okres monitoringu po locie, co sugeruje, że jego organizm nie tylko się zregenerował, ale wyciągnął z doświadczenia długofalową korzyść.

W przypadku trzydziestokilkulatki efekt odmłodzenia był bardziej przejściowy, choć wciąż wyraźny. Najstarszy z astronautów „zszedł” po powrocie do poziomu sprzed misji – w jego przypadku ciało jakby skasowało nagłe postarzenie, ale nie wyszło wyraźnie na plus.

Układ odpornościowy jako główny rozgrywający

Badacze próbowali znaleźć biologiczne wyjaśnienie tak gwałtownych zmian. Najbardziej obiecującym tropem okazał się układ odpornościowy, a dokładniej pewna grupa białych krwinek – limfocyty T.

W trakcie misji zaobserwowano spadek liczby tzw. limfocytów T naiwnych i regulatorowych, czyli komórek, które odpowiadają za pierwszą linię obrony i utrzymywanie równowagi w reakcjach odpornościowych. Po powrocie na Ziemię ich populacja szybko rosła.

Okazało się, że wahania wieku biologicznego praktycznie pokrywają się z tymi zmianami. Gdy te komórki znikały z krwi, zegar epigenetyczny przyspieszał. Gdy wracały – włączał się etap regeneracji i „odmładzania”.

Naukowcy podkreślają, że nie chodzi wyłącznie o inną proporcję komórek we krwi. Zmienia się samo DNA w komórkach, czyli dochodzi do realnej modyfikacji epigenetycznej, a nie tylko przesunięcia statystyki.

To właśnie ta elastyczność układu odpornościowego może tłumaczyć, dlaczego młodsi uczestnicy misji zyskali najwięcej. Ich organizm lepiej zniósł szok i mocniej zareagował fazą odbudowy.

Co ta wiedza daje ludziom, którzy nigdy nie polecą w kosmos

Chociaż badanie dotyczy małej grupy i krótkiego lotu, zainteresowało lekarzy zajmujących się procesami starzenia na Ziemi. Kosmos stał się czymś w rodzaju przyspieszonego laboratorium, w którym można w ciągu kilku dni sprawdzić, jak ciało przyspiesza i potem cofa swój zegar biologiczny.

Naukowcy liczą na to, że jeśli uda się precyzyjnie zidentyfikować molekuły i szlaki odpowiedzialne za „fazę naprawczą”, będzie można je kiedyś uruchamiać bez wysyłania kogokolwiek na orbitę. Już teraz badacze wykorzystują organoidy – miniaturowe, hodowane w laboratorium modele ludzkich tkanek – aby symulować warunki mikrograwitacji i śledzić, które cząsteczki odpowiadają za naprawę komórek.

Najważniejsze wnioski z badań Axiom-2

• Krótki lot na orbitę może przyspieszyć wiek biologiczny o około dwa lata w niecałe dziesięć dni.
• Po powrocie na Ziemię organizm włącza intensywny proces regeneracji, cofając część, a czasem całość zmian.
• U młodszych osób efekt odmłodzenia bywa silniejszy i może utrzymywać się dłużej.
• Kluczową rolę odgrywa układ odpornościowy, zwłaszcza limfocyty T.
• Wiedza z lotów kosmicznych może posłużyć do opracowania terapii spowalniających starzenie na Ziemi.

Dlaczego wiek biologiczny nie zawsze równa się metryce

Wyniki misji Axiom-2 pokazują jeszcze jedną ważną rzecz: wiek metrykalny i stan organizmu to dwie różne sprawy. Ktoś może mieć 60 lat i bardzo „młody” profil epigenetyczny, jeśli dobrze śpi, zdrowo je, dba o ruch i unika przewlekłego stresu. Inna osoba w tym samym wieku będzie miała bardziej „postarzone” DNA.

Metylacja DNA reaguje na środowisko: dietę, zanieczyszczenia, wysiłek, choroby, a nawet długotrwałe napięcie nerwowe. Kosmos to ekstremum takich bodźców: w krótkim czasie ciało doświadcza stresu, na który normalnie „pracowalibyśmy” miesiącami lub latami. Stąd bardzo dynamiczne przeskoki na zegarze epigenetycznym.

Czego możemy się nauczyć dla codziennego życia

Choć lot na orbitę nadal pozostaje dla garstki wybrańców, sama zasada działania organizmu jest ta sama u wszystkich. Badanie pokazuje, że:

• organizm posiada wbudowane mechanizmy obronne, które po silnym stresie uruchamiają naprawę komórek,
• sprawny układ odpornościowy to nie tylko mniejsza podatność na infekcje, lecz także wolniejsze starzenie biologiczne,
• zdolność do regeneracji słabnie z wiekiem, ale nie znika całkowicie.

Dla zwykłego człowieka najważniejsza lekcja brzmi: ciało potrafi „odbić się” po trudnym okresie, o ile damy mu szansę. Sen, aktywność fizyczna, sensownie zaplanowany odpoczynek i ochrona przed przewlekłym stresem nie są kosmetycznymi dodatkami do diety, tylko realnym wpływem na to, jak szybko starzeją się komórki.

Nie trzeba więc marzyć o bilecie na orbitę, żeby skorzystać z wniosków płynących z misji Axiom-2. To, co dzieje się z astronautami w ciągu kilku dni, jest jaskrawą wersją tego, przez co nasz organizm przechodzi w wolniejszym tempie przez całe życie. Jeśli naukowcy dobrze zrozumieją ten kosmiczny „efekt odbicia”, przyszłe terapie przeciwstarzeniowe mogą kiedyś przypominać w wersji kontrolowanej to, czego dziś doświadczają uczestnicy lotów na Międzynarodową Stację Kosmiczną.