NASA Twins Study: Ein Jahr im Weltraum beeinflusst das Mikrobiom nur wenig

Ein Jahr im Weltraum scheint einen kleinen, aber signifikanten, jedoch vorübergehenden Effekt auf das Mikrobiom des Darms zu haben, heißt es in einem neuen Artikel über die Twins-Studie der NASA, die in der Zeitschrift “Science” veröffentlicht wurde.

Die Ergebnisse zum Mikrobiom, über die ein Forscherteam aus Chicago berichtet, gehören zu denen von zehn weiteren Forschungsteams, die untersuchen, wie der menschliche Körper im Weltall reagiert. Stefan Green, Direktor des Sequencing Core an der University of Illinois in Chicago und einer Erstautoren der Arbeit, leitete die Gen-Sequenzierung und Analyse der Darmmikroben, die von den Zwillingen vor, während und nach dem einjährigen Aufenthalt eines der Zwillinge auf der Internationalen Raumstation gesammelt wurden.

Zwar sind schon Hunderte von Menschen im Weltraum unterwegs gewesen, doch gibt es nur wenige Daten darüber, wie sich ein länger als ein paar Monate dauernder Raumflug auf die Gesundheit und den Körper auswirkt. Ziel der NASA-Zwillingsstudie ist es, die physiologischen und psychologischen Auswirkungen von Langzeitflügen zu ermitteln, indem der Einfluss des Weltraums auf einen Zwilling mit dem Einfluss der Erdumgebung auf einen genetischen gleichen Menschen verglichen wird.

Bei den an der Studie beteiligten Zwillingen handelt es sich um den Astronauten Scott Kelly, der an Bord der Internationalen Raumstation, die im März 2016 endete, an einer einjährigen Raummission teilnahm, und seinen Zwillingsbruder Mark Kelly, ebenfalls Astronaut, der während Scotts Aufenthalt im Orbit auf der Erde blieb. Die beiden Brüder, die zum Zeitpunkt der Studie 50 Jahre alt waren, stellten biologische Proben zur Verfügung und unterzogen sich vor, während und nach Scotts Flug einer Reihe von kognitiven und körperlichen Untersuchungen.

Verschiedene amerikanische Forscherteams analysierten die Daten und berichteten über ihre Erkenntnisse zu biochemischen, kognitiven, okulären, genetischen, physiologischen, immunologischen und anderen Veränderungen in der in “Science” veröffentlichten Arbeit.

Die in Chicago ansässigen Forscher, angeführt von Fred Turek von der Northwestern University, konzentrierten sich auf die Analyse der Veränderungen des Darmmikrobioms der Zwillinge. Gemeinsam mit Kollegen führte Green eine Sequenzierung der DNA von Bakterien, Pilzen, Viren und anderen Mikroben aus Fäkalproben der Kelly-Zwillinge durch.

“Es scheint einen kleinen, aber signifikanten Effekt eines Weltraumfluges auf das Mikrobiom zu geben. Allerdings hat sich die Zusammensetzung von Scotts Darmmikrobiom nach seiner Rückkehr zur Erde ziemlich schnell wieder in den Ausgangszustand gebracht”, sagte Green. “Ob die Veränderungen auf die unterschiedliche Ernährung, die Mikrogravitation oder Strahlenbelastung zurückzuführen sind, können wir nicht definitiv sagen. Ich glaube aber, dass der Effekt auf die Unterschiede auf die Ernährung während des Fluges zurückzuführen sind. Die Ernährung eines Astronauten besteht hauptsächlich aus gefriergetrockneten oder thermostabilisierten verpackten Lebensmitteln.”

Eine der Veränderungen, die Green und seine Kollegen beobachteten, war eine Verschiebung des Verhältnisses zweier dominanter Bakterienarten während des Fluges: Firmicutes und Bacteroidetes. Bei Scott veränderte sich das Verhältnis dieser beiden Bakterienstämmen zueinander, während er sich im Weltraum befand, und stieg im Verhältnis zum Ausgangswert um etwa das Fünffache an. Zu keinem Zeitpunkt während des Weltraumfluges aber seien die Verhältnisse außerhalb der Norm desjenigen gewesen, was man bei gesunden Menschen erwarten würde, erklärte Green.

Green und seine Kollegen beobachteten auch keine Veränderungen in Bezug auf die mikrobielle Diversität während Scotts Aufenthalt auf der Raumstation. “Diese Vielfalt blieb in Scotts Fall während seiner Zeit im Weltraum konstant. Dies ist aus meiner Sicht ein positiver Befund, der auf eine beträchtliche Widerstandsfähigkeit und Robustheit der gastrointestinalen Mikrobiota schließen lässt”, sagt Green.
Laut dem Wissenschaftler ist es wichtig zu wissen, wie sich das Mikrobiom im Weltraum verändert – zum Teil, weil bei einem Verlust der Vielfalt oder der wichtigsten Arten weniger Material vorhanden wäre, um Mängel wieder auszugleichen.