NASA Twins Study:Utökad rymdfärd har liten,

övergående effekt på tarmmikrobiomet Ett år i rymden verkar ha en liten men betydande, övergående effekt på tarmmikrobiomet, enligt ett nytt papper om NASA Twins Study publicerat i tidskriften Vetenskap .

Mikrobiomfynden, författat av ett team av forskare i Chicago, finns bland resultaten från tio andra forskargrupper som undersöker hur människokroppen reagerar på rymdfärd som rapporteras i tidningen.

Stefan Green, chef för Sequencing Core vid University of Illinois i Chicago och en av de första författarna på tidningen, hanterade den genetiska sekvensering och analys av tarmmikroberna som samlats in från tvillingarna tidigare, under och efter en av tvillingarna tillbringade nästan ett år på den internationella rymdstationen.

Medan hundratals människor har flugit i rymden tidigare, det finns få uppgifter om hur rymdflygning längre än några månader påverkar hälsan och kroppen. Målet med NASA Twins Study är att bestämma de fysiologiska och psykologiska hälsoeffekterna av rymdflygning under lång tid genom att jämföra rymdens effekt på en tvilling med jordmiljöns inverkan på ett genetiskt matchat syskon.

Tvillingarna som deltog i studien var astronauten Scott Kelly, som flög ett år långt uppdrag ombord på den internationella rymdstationen som slutade i mars 2016, och hans tvillingbror, Mark Kelly, också en astronaut, som stannade på jorden medan hans bror var i omloppsbana. De två bröderna, som var 50 år vid studietiden, tillhandahållit biologiska prover och genomgått ett batteri av kognitiva och fysiska undersökningar innan, under och efter Scotts flygning.

Team av forskare från hela landet analyserade data och rapporterade sina resultat om det biokemiska, kognitiv, okulär, genetisk, fysiologisk, immunologiska och andra förändringar i Vetenskap papper.

De Chicago-baserade forskarna, ledd av Fred Turek från Northwestern University och inklusive forskare från Rush University, fokuserade på att analysera förändringar i tvillingarnas tarmmikrobiomer. Grön, tillsammans med kollegorna George Chlipala och Mark Maienschein-Cline i UIC:s Research Informatics Core, sekvenserat DNA extraherat från bakterier, svampar, virus och andra mikrober som finns i avföringspinnar samlade från tvillingarna innan, under och efter Scotts årslånga uppdrag på rymdstationen.

"Vår roll i NASA Twins -studien var att sekvensera och analysera fynden från tvillingarnas gastrointestinala mikrobiomer, och att placera dessa analyser i sammanhang med resultaten från andra team, "Sa Green.

Tarmmikrobioten hjälper till att smälta mat, bekämpar infektioner och spelar en viktig roll för att hålla immunsystemet friskt. Det påverkas starkt av genetik, påfrestning, kost och andra miljöfaktorer. Tidigare forskning har inneburit en ohälsosam eller obalanserad mikrobiota som en bidragande orsak till metaboliska störningar, inklusive fetma och diabetes. Arten som utgör en individs tarmmikrobiota, liksom deras överflöd, kan identifieras genom avföringsprov eller analys av avföringspinne.

Fekala pinnar samlades in från båda tvillingarna två gånger innan Scotts avgång från jorden, fyra gånger under Scotts tid på rymdstationen och sedan tre gånger när han återvände till jorden.

"Det verkar finnas en liten men signifikant effekt på mikrobiomet som orsakas av rymdflygning, men sminket av Scotts tarmmikrobiom återvände till sin baslinje ganska snabbt när han återvände till jorden, "Green sa." Om förändringarna beror på den olika maten, mikrogravitation, eller strålning kan vi inte säga definitivt, men jag tror att effekten berodde på skillnader i vad han åt under flygningen. En astronauts kost består huvudsakligen av frystorkade eller termostabiliserade färdigförpackade livsmedel. "

En av förändringarna som Green och hans grupp märkte var en förändring under flygningen i förhållandet mellan två dominerande bakteriefyla:Firmicutes och Bacteroidetes. Scotts förhållande mellan dessa två phyla förändrades medan han var i rymden, med förhållandet mellan dessa två phyla ökar ungefär fem gånger i förhållande till hans baslinje. Men aldrig under rymdflygningen var förhållandena utanför normerna för vad du kan förvänta dig hos friska individer, Green förklarade. Och, Scotts förhållanden återvände snabbt till var de befann sig innan hans rymduppdrag när han väl återvände till jorden.

Green och kollegor såg inga förändringar i nivåerna av mikrobiell mångfald under Scotts tid på rymdstationen.

"Mångfalden förblev konstant för Scott under hans tid i rymden, och det här är, från mitt perspektiv, ett positivt fynd som tyder på betydande motståndskraft och robusthet i gastrointestinala mikrobioter, " han sa.

Enligt Green, att veta om förändringar av mikrobiomet i rymden är viktigt, delvis för att om mångfald eller viktiga arter försvinner, det finns färre källor för att fylla på dem. Han säger att isolering och inneslutning är några av de viktigaste hindren för långvariga uppdrag, och dessa faktorer kan påverka astronautens tarmmikrobiom negativt.

"Den övergripande små och övergående effekten av utökad rymdflygning på tarmmikrobiomet vi såg i Scott är mycket lovande och föreslår att mikrobiell mångfald och funktion kan bibehållas på ännu längre flygningar, "Green sa." Detta bör tas i sitt sammanhang, dock, av att detta är en studie av en enskild individ i låg jordbana, och framtida studier behövs för att bekräfta detta fynd. "

Green är också en del av andra NASA-finansierade studier som undersöker effekterna av rymdflygning, inklusive en pågående studie av effekterna av rymdmiljön på tarmmikrobioter hos möss som en del av "Rodent Research-7" -uppdraget.

• 1,8 miljoner pund för att öka forskningen kring Crohns sjukdom
• Bakterier delar gener med varandra,