Mars Travel: kanker, darmbeschadiging veroorzaakt door kosmische stralen in de NASA-studie

Wetenschappers zijn aan het uitvogelen hoe we op Mars eten, op Mars regeren en zelfs op Mars bidden, maar één cruciale vraag blijft: hoe gaan we om met de effecten van ruimtestraling op Mars? Op aarde worden we beschermd door onze atmosfeer en magnetisch veld, maar op Mars zullen toekomstige kolonisten naakt zijn tegen kosmische straling. We kunnen er maar beter achter komen hoe we onszelf hiertegen kunnen beschermen, want nieuw onderzoek suggereert dat we niet lang zullen leven zonder ziek te worden.

In een krant die maandag in het dagboek is gepubliceerd Proceedings van de National Academy of Sciences, een team van onderzoekers van Georgetown University laten zien dat deep-space-straling aanzienlijke schadelijke effecten kan hebben op de dunne darm van muizen, waardoor het risico op kanker toeneemt. Deze schade bleef bestaan een jaar na blootstelling aan de straling.

Ze bestudeerden met name de effecten van ioniserende straling, een soort straling in de ruimte. Ioniserende straling bestaat uit bundels van hoogenergetische deeltjes met zoveel energie dat ze de elektronen en protonen van atomen kunnen stoten; in dit geval gebruikten de onderzoekers zware ijzer (56Fe) ionen in hun experimenten bij het NASA Space Radiation Laboratory, waarbij muizen met een lage dosis werden gebombardeerd.

Het team gebruikte een dosis straling die vergelijkbaar was met wat zou worden ervaren tijdens een reis naar Mars. "Aangezien de geschatte stralingsdosis voor een 1000-d Mars-missie ongeveer 0,42 Gy is, met een schatting van een 860-d Mars-missiedosis-equivalent van ~ 1,00 Sv, zijn doses van 0,5 Gy of minder relevanter, hebben we 0,5 Gy gebruikt om migratie van intestinale epitheliale cellen te bestuderen, wat belangrijk is voor intestinale homeostase, "schrijft het team.

Aanzienlijke DNA-beschadiging in de dunne darm van de muizen en vertraagde migratie van darmepitheelcellen trad als resultaat op. Het effect van DNA-schade is geassocieerd met een verhoogd risico op kanker, en de auteurs van de studie observeerden inderdaad celgroei in de aanwezigheid van deze DNA-schade die een hoger risico op kanker suggereerde.

Maar het effect van ioniserende straling op de migratie van epitheelcellen, hoewel een beetje minder voor de hand liggend, is ook significant. Epitheliale celmigratie beschrijft het proces waarbij de cellen aan de binnenkant van de darm zichzelf vervangen, waardoor de opname van voedingsstoffen, de immuunrespons en alle andere darmfuncties verlopen zoals verwacht. Vertraagde migratie van epitheliale cellen brengt dit allemaal uit de knoop.

"Epitheliale celvernieuwing is belangrijk voor het behoud van de algehele GI-gezondheid, en de verstoring ervan door ruimtestraling, evenals door zware ionenradiotherapie, roept zorgen op die een goed begrip van de moleculaire onderbouwing vereisen", schreven de auteurs van het onderzoek, geleid door Santosh Kumar, Ph.D., een postdoctoraal fellow in Georgetown. "Veranderde migratie van darmepitheelcellen kan niet alleen de barrièrefunctie en de opname van voedingsstoffen aantasten, maar kan ook de blootstelling van cellen aan het luminale gehalte verlengen en stressreacties met pathologische gevolgen, waaronder darmkanker, initiëren."

Deze studie werpt nieuwe, serieuze vragen op over hoe ioniserende straling astronauten zou kunnen treffen bij lange, bemande vluchten naar Mars of de mensen die zich daar uiteindelijk vestigen.

Zoals omgekeerde eerder gemeld, "een bemanning die naar Mars zou gaan, zou waarschijnlijk worden blootgesteld aan ongeveer één grijs van straling - meer dan 277 keer de dosis van het normale jaar aan stralingsblootstelling op aarde." Langere missies zouden de blootstelling verhogen en op zijn beurt het kankerrisico vergroten, om nog maar te zwijgen over het risico van acute stralingsvergiftiging. Wetenschappers hebben beschermende mechanismen voorgesteld, evenals beschermende medicijnen, maar tot nu toe hebben wetenschappers niets verzonnen dat mensen tegen dit kosmische bombardement kan beschermen.