Overal waar we gaan, ons microbioom interageert met het microbioom van nieuwe omgevingen en van de mensen die we ontmoeten (zie Microbiologie 101:Where People Go, Microben volgen).
Onderzoekers wilden bepalen hoe de unieke omstandigheden die worden ervaren tijdens langdurige ruimtereizen, het microbioom van astronauten beïnvloeden.
Een tijdschriftartikel van juni 2019 in Scientific Reports bespreekt de resultaten van Microbiome, een meerjarig onderzoek naar de micro-organismen die leven op en in individuele astronauten met langdurig verblijf op het internationale ruimtestation.
Het onderzoek keek naar de interactie van het menselijke microbioom met het omgevingsmicrobioom van het ruimtestation. De bestudeerde gebieden van het menselijke microbioom omvatten de darm, de neusgangen, de tong en de huid van het voorhoofd en de onderarm.
Speeksel en bloedmonsters werden ook bestudeerd, samen met monsters genomen op verschillende locaties in het station.
"Omdat het station een zeer schone omgeving is, we verwachtten een verminderde darmdiversiteit in de ruimte in vergelijking met preflight of postflight omdat de astronauten minder worden blootgesteld aan omgevingsbacteriën. Hoewel het voedsel dat ze eten niet steriel is, het heeft een zeer lage bacteriële belasting, " zei Hernan Lorenzi, doctoraat, hoofdonderzoeker van de studie en een onderzoeker van de afdeling Infectieziekten, J. Craig Venter Instituut in Rockville, Maryland.
Verrassend genoeg, darmmicrobiomen van de meeste astronauten werden meer divers in de ruimte in plaats van minder, ondanks de beperkte blootstelling aan nieuwe bacteriën. Dit resultaat is belangrijk omdat een grotere diversiteit over het algemeen beter is voor de algehele gezondheid.
"Meestal als iemand een ziekte heeft zoals inflammatoire darmziekte, je zou een vermindering van de diversiteit in het darmmicrobioom zien. Een grotere diversiteit duidt meestal op een grotere weerstand tegen ziekten, ' zei Lorenzi.
Onderzoekers theoretiseren dat de toegenomen diversiteit in het darmmicrobioom het gevolg kan zijn van de grote verscheidenheid aan voedingsmiddelen die op het station beschikbaar zijn. NASA-voedselwetenschappers werken nauw samen met astronauten om zich te concentreren op de voedingsbalans, het verstrekken van meer dan 200 opties voor eten en drinken om ervoor te zorgen dat bemanningsleden de mogelijkheid hebben om divers voedsel te consumeren, misschien zelfs meer dan veel mensen normaal op aarde eten.
In tegenstelling tot de darm, huidmicrobiomen van astronauten lieten gemengde resultaten zien, met huiddiversiteit die voor sommige astronauten omhoog gaat en voor anderen omlaag. Het consistente resultaat was een vermindering van één specifieke microbe.
"We hebben heel vroeg tijdens de missie veranderingen in het huidmicrobioom vastgesteld, en de verandering die we hebben waargenomen, onafhankelijk van andere veranderingen in diversiteit, was een significante vermindering van een soort bacterie die proteobacteriën wordt genoemd, "zei Lorenzi. "Meer specifiek, twee subtypes van proteobacteriën, genaamd bèta- en gamma-proteobacteriën."
Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het hebben van dit soort bacteriën op de huid overeenkomt met bescherming tegen overgevoelige huidreacties, zoals uitslag. In de ruimte, deze beschermende microben zijn snel uitgeput op de huid van de astronauten, wat mogelijk verband houdt met de grotere kans op huiduitslag en overgevoeligheidsepisodes die astronauten ervaren.
Meer inzicht in waarom deze verandering optreedt, zou de mogelijke benaderingen voor preventie of behandeling verduidelijken. Een mogelijkheid heeft te maken met de normale bron van dit soort microben.
"Dit type proteobacteriën wordt in zeer grote hoeveelheden in de bodem aangetroffen. Omdat het ruimtestation een niet-groene omgeving is die erg schoon blijft, het is mogelijk dat de vermindering van het contact met omgevingsbacteriën op aarde deze microben op de huid vermindert, ' zei Lorenzi.
Een tweede mogelijke verklaring heeft betrekking op de veranderende structuur van de huid zelf. Proteobacteriën hebben de neiging om dichter bij het oppervlak te blijven, dus als de huid van astronauten sneller vergaat, de proteobacteriën konden worden verwijderd.
Lorenzi adviseerde vervolgonderzoeken om mogelijke behandelingen te identificeren en te testen om de gezondheid van de astronautenhuid te verbeteren, zoals een actuele crème met probiotica.
Algemeen, onderzoekers ontdekten dat het microbioom van het station zelf het microbioom van de menselijke huid weerspiegelde en vice versa.
Veel andere rapporten vonden dat het microbioom van het ruimtestation erg lijkt op het microbioom van de menselijke huid. Wat interessant was in onze studie was dat de samenstelling van het microbioom van het station voortdurend veranderde.
Het microbioom van het station leek op de samenstelling van het huidmicrobioom van de astronauten die op dat moment in de ruimte leefden. Astronautenhuid begint het microbioom van het station aan te tasten, zelfs als het station de huid van de astronauten aantast."
Hernan Lorenzi, doctoraat, Studiehoofdonderzoeker en onderzoeker, Afdeling Infectieziekten, J. Craig Venter Instituut in Rockville, Maryland
De bevindingen van het Microbiome-onderzoek worden verder bevestigd door het werk dat is gedaan aan het Microbial Tracking-2-onderzoek. De bevindingen van die studie verschenen op 29 april, 2020, in het tijdschrift PLOS One en worden beschreven in een gerelateerd artikel.
Door te blijven leren over hoe gemeenschappen van microben met elkaar omgaan in de ruimte, weten onderzoekers meer over hoe ze astronauten gezond kunnen houden en hoe ze zich kunnen voorbereiden op eventuele langdurige missies naar de maan en Mars.