Waarom astronauten bloedarmoede hebben als ze terugkomen uit de ruimte
Een Canadese studie heeft blootgelegd hoe een verblijf in de ruimte een verlaging van het aantal rode bloedcellen kan veroorzaken, wat bekend staat als ruimte-anemie of ruimtebloedarmoede. Uit een 5-jarige analyse van 14 astronauten bleek dat hun lichamen in de ruimte 54 procent meer rode bloedcellen vernietigden dan op aarde. De onderzoekers hopen dat hun bevindingen zullen helpen om de gezondheid van toekomstige astronauten te verbeteren en ook van anemische patiënten op aarde.
Jeff Bezos, William Shatner en Richard Branson zullen geen complicaties ondervonden hebben van hun korte uitstapjes in de ruimte, maar als ze langer de effecten van gewichtloosheid ondervonden zouden hebben, zou dat wel het geval hebben kunnen zijn.
"Sinds de eerste ruimtemissies werd ruimte-anemie steeds opnieuw vastgesteld wanneer astronauten terugkeerden naar de aarde, maar we wisten niet waarom", zei dokter Guy Trudel. "Onze studie toont aan dat vanaf de aankomst in de ruimte er meer rode bloedcellen vernietigd worden, en dat dit voortgaat gedurende de hele duurtijd van de missie van de astronaut."
Trudel is rehabilitatie-arts en onderzoeker aan het Ottawa Hospital, professor aan de University of Ottawa en de hoofdauteur van de nieuwe studie.
Voor deze studie werd er gedacht dat ruimte-anemie een snelle aanpassing was van het lichaam aan het feit dat vloeistoffen zich - door het gebrek aan zwaartekracht - naar het bovenlichaam van de astronauten verplaatsen als die voor het eerst in de ruimte aankomen. Op die manier verliezen astronauten 10 procent van de vloeistof in hun bloedbaan.
Gedacht werd dat de astronauten snel hun aantal rode bloedcellen aanpasten om het evenwicht te herstellen, en dat de controle over de rode bloedcellen opnieuw normaal was na 10 dagen in de ruimte. Men ging er dus vanuit dat het een tijdelijke aandoening was en één NASA-studie noemde ruimte-anemie 'een 15-daagse kwaal'.
Om er het fijne van te weten te komen, zette het Canadian Space Agency (CSA) het MARROW-onderzoeksproject op, met de hulp van 14 astronauten in het Internationaal Ruimtestation ISS.
Niet tijdelijk
Het team ontdekte dat ruimte-anemie niet enkel een tijdelijk gevolg was van de verplaatsing van vloeistoffen in het lichaam, maar een 'primair effect van het verblijf in de ruimte'. "Zo lang je in de ruimte bent, vernietig je meer rode bloedcellen dan je er aanmaakt", zei Trudel.
Trudel en zijn team toonden dit aan door de merkers voor de vernietiging van rode bloedcellen direct te meten bij de 14 astronauten gedurende hun 6 maanden durende missies.
Op aarde vernietigen onze lichamen elke seconde 2 miljoen rode bloedcellen en maken ze die ook aan. De onderzoekers ontdekten dat de astronauten gedurende de 6 maanden dat ze in de ruimte waren 54 procent meer rode bloedcellen vernietigden per seconde, zo'n 3 miljoen. Die resultaten waren hetzelfde voor mannelijke en vrouwelijke astronauten.
Het team ontdekte dat dankzij technieken en methodes die ze ontwikkeld hadden om precies de vernietiging van rode bloedcellen te meten. Die methodes pasten ze vervolgens aan om stalen te kunnen verzamelen aan boord van het ISS.
Elke keer als een heem-molecule - heem is de dieprode kleurstof in hemoglobine in rode bloedcellen - vernietigd wordt, wordt er één molecule koolstofmonoxide geproduceerd. In het labo van Trudel konden ze de zeer kleine hoeveelheden van die koolstofmonoxide in de ademstalen van de astronauten nauwkeurig meten.
Hoewel het team de productie van rode bloedcellen niet direct gemeten heeft, nam men aan dat de astronauten extra rode bloedcellen aanmaakten als compensatie voor de cellen die ze vernietigden. Als dat niet het geval zou geweest zijn, zouden de astronauten uiteindelijk zware anemie gekregen hebben en zouden ze ernstige gezondheidsproblemen gehad hebben in de ruimte.
"Gelukkig is minder rode bloedcellen hebben in de ruimte geen probleem als je lichaam gewichtloos is", zei Trudel. "Maar als je op aarde landt of mogelijk op andere planeten of manen, kan de invloed die anemie heeft op je energie, je uithoudingsvermogen en je kracht de doeleinden van de missie bedreigen. De effecten van anemie laten zich voelen eens je geland bent en opnieuw moet afrekenen met zwaartekracht."
5 astronauten waren klinisch anemisch
Uit de studie blijkt dat 5 van 13 astronauten klinisch anemisch waren toen ze landden, bij de 14e werd geen bloed genomen bij de landing.
De onderzoekers stelden vast dat ruimte-anemie omkeerbaar was en dat de niveaus van de rode bloedcellen gaandeweg opnieuw normaal werden 3 tot 4 maanden na de terugkeer van de astronauten op aarde.
Dat bleek echter niet het hele verhaal te zijn. Het team herhaalde dezelfde metingen een jaar nadat de astronauten teruggekeerd waren naar de aarde en ontdekte dat de vernietiging van de rode bloedcellen nog steeds 30 procent hoger lag dan voor hun missie.
Die resultaten doen veronderstellen dat de astronauten structurele veranderingen kunnen ondergaan hebben tijdens hun verblijf in de ruimte, die de controle over de rode bloedcellen veranderd hebben tot een jaar lang na een langdurige ruimtemissie.
Problemen voor een toekomstige missie naar Mars?
De ontdekking dat een verblijf in de ruimte de vernietiging van rode bloedcellen doet toenemen, heeft verschillende implicaties.
Zo is het volgens het team nodig om te zorgen voor een aangepast dieet voor astronauten en is het aangewezen om toekomstige astronauten en ruimtetoeristen te screenen op bloedaandoeningen en ziektes die beïnvloed worden door anemie.
Ook kan de ontdekking een invloed hebben op toekomstige langere missies naar de maan en Mars. Uit een recente studie van het team is immers gebleken dat de anemie erger wordt naarmate de missie langer duurt.
Een missie heen en terug naar Mars zou volgens een schatting van de NASA zo'n 2 jaar duren, maar het is onduidelijk hoe lang het lichaam het kan volhouden om 50 procent meer rode bloedcellen te produceren.
"Als je op weg bent naar Mars en je kunt de productie van al die extra rode bloedcellen niet volhouden, dan zou je in ernstige problemen kunnen komen", zei Trudel.
Bedlegerige patiënten
De lage zwaartekracht in de ruimte maakt dat spieren en beenderen zwakker worden. Hetzelfde doet zich voor bij patiënten die lange tijd bedlegerig zijn.
De meesten van dokter Trudels patiënten als rehabilitatie-arts zijn anemisch doordat ze zeer ziek zijn geweest gedurende een lange tijd en met een beperkte mobiliteit. Die anemie hindert hun vermogen om lichaamsoefeningen te doen en te herstellen.
Het is aangetoond dat bedrust anemie veroorzaakt, maar hoe ze dat doet is niet geweten. Trudel denkt dat het mechanisme mogelijk hetzelfde is als bij ruimte-anemie. Zijn team zal die hypothese onderzoeken in toekomstige bedrust-studies op aarde.
"Deze bevindingen zijn spectaculair, in aanmerking genomen dat dergelijke metingen nooit eerder zijn uitgevoerd en dat we geen idee hadden of we iets zouden vinden. We waren verrast en werden beloond voor onze nieuwsgierigheid", zei Trudel.
"Als we kunnen ontdekken wat deze vernietiging van rode bloedcellen precies veroorzaakt, bestaat het potentieel om het te behandelen of te voorkomen, zowel bij astronauten als bij patiënten hier op aarde."
Mogelijk kunnen de bevindingen helpen om de effecten van fysieke inactiviteit te verminderen bij senioren, mensen met een verminderde beweeglijkheid, mensen die een rehabilitatiebehandeling ondergaan en bij bedlegerige patiënten.
De studie van het Canadese team van de University of Ottowa en het Ottowa Hospital is gepubliceerd in Nature Medecine. Dit artikel is gebaseerd op een persmededeling van de University of Ottawa en een telex van het persbureau Reuters.