Kan vi skydda hjärnan från kosmisk strålning?
När vi förbereder oss för att gå in i en ny era av rymdresor måste vi hitta sätt att avvärja hälsorisker som den kosmiska miljön medför. I synnerhet är rymdstrålning känd för att försämra kognitiv funktion. Har forskare hittat ett sätt att ångra den skadan?
Detta är dagen innan astronauter skickas för att utforska rymden, kolonisera och terraforma andra planeter och planera för rymdturism.
Men rymdresor har sina egna hälsorisker.
Ett huvudhot kommer från kosmisk strålning, som kan skada centrala nervsystemet, förändra kognitiv funktion och leda till symtom som liknar dem som finns i Alzheimers sjukdom.
Med sina koloniserade uppdrag till Mars planerade så snart 2030-talet har NASA - liksom privata företag som är intresserade av rymdresekoncept - undersökt effektiva sätt att skydda astronauter från strålskador.
Hittills har forskare fokuserat främst på hur man kan förbättra rymdfarkoster och skyddsdräkter för rymdresenärer för att avvärja denna starka strålning.
Nu har emellertid utredare från University of California, San Francisco - under ledning av Susanna Rosi - börjat utveckla en behandling som kan kompensera för den neurodegeneration som utlöses av kosmiska strålar.
Resultaten av deras experiment, som de utförde på musmodeller, publiceras nu i tidskriften Vetenskapliga rapporter.
”Kosmisk strålning kan påverka hjärnans långvariga”
Tidigare forskning utförd av Rosi och teamet fann att, efter att möss hade utsatts för en strålningsnivå som ungefär motsvarade vad mänskliga astronauter kan stöta på under ett yttre rymduppdrag, försämrades deras förmåga att skilja mellan bekanta och okända föremål.
Vanligtvis, när möss står inför två objekt - ett som är nytt och okänt för dem och ett som de tidigare utforskade - kommer de att spendera mer tid på att bekanta sig med det nya objektet.
Djur som hade utsatts för strålning tenderade emellertid att spendera lika mycket tid på att utforska båda föremålen, vilket föreslog forskarna att mössen hade glömt att de redan hade utsatts för en av de två.
Andra symtom som mössen presenterade inkluderade problem med sociala interaktioner och en känsla av förhöjd ångest. Rosi och teamet noterar att detta troligtvis berodde på den effekt den starka strålningen hade på mikroglia, eller nervceller som finns i hjärnan och ryggmärgen som ingår i centrala nervsystemets immunmekanism.
När mikroglia aktiveras kan de orsaka symtom - som nedsatt minnesåterkallelse - som överensstämmer med neurodegenerativa störningar.
Detta beror delvis på det faktum att de drivs för att förstöra synapser, eller de kopplingar som bildas mellan hjärnceller som gör att de kan förmedla information.
”Vi börjar ha bevis för att exponering för rymdstrålning kan påverka hjärnans funktion på lång sikt, men så vitt jag vet hade ingen undersökt eventuella motåtgärder som kan skydda astronauternas hjärnor mot denna nivå av strålningsexponering. ”
Susanna Rosi
Ny sammansättning visar löfte
I den nya studien samarbetade Rosi och kollegor med forskare från Loma Linda University i Kalifornien för att hitta en terapi som kan motverka effekterna av strålning på hjärnan.
De började med ett liknande experiment på möss, där de utsattes för en dos av strålning som liknar den som kan påverka en rymdresenär.
Efter en vecka fick mössen antingen en regelbunden, kontrollerad diet i 15 dagar, eller en som inkluderade behandling med en experimentell förening som heter PLX5622.
PLX5622-kosten fungerar genom att tömma mikroglia i centrala nervsystemet. I tidigare forskning har PLX5622-behandling visat sig skydda kognitiv funktion hos möss som utsätts för kranial bestrålning som en form av cancerterapi. Rosi och team tog sin aning om dessa resultat.
De senaste experimenten gav också uppmuntrande resultat. Först märkte forskarna att, även om de först inte presenterade några kognitiva försämringar, inom 3 månader från den första bestrålningen, presenterade kontrolldietmössen nedsatt nytt objektigenkänning.
Mössen som hade fått PLX5622-behandling visade emellertid ingen sådan skada på minnesåterkallelsen.
Genom att jämföra hjärnan hos möss från varje grupp avslöjade forskarna att de från kontrollgruppen innehöll många aktiverade mikroglia och hade tappat många synapser, medan de från PLX5622-terapigruppen såg friska ut.
Varför är detta? Rosi och teamet tror att genom att tvinga centrala nervsystemet att eliminera aktiverad mikroglia, kom nya, friska nervceller att ersätta dem, så att mössen kunde bibehålla normal kognitiv funktion.
"Detta är verkligen snyggt bevis, för det första att omstart av hjärnans mikroglia kan skydda kognitiv funktion efter strålningsexponering, och för det andra att vi inte nödvändigtvis behöver behandla omedelbart efter strålningsexponeringen för att läkemedlet ska vara effektivt", förklarar Rosi.
Men forskarna är inte glada över den experimentella terapins potential för rymdresenärer. Läkemedel som utnyttjar liknande mekanismer som PLX5622 testas redan i kliniska prövningar för behandling av cancer.
Detta innebär att sådana läkemedel kan vara bra för ett större antal problem, inklusive kognitiv försämring i kölvattnet av cancerbehandling.
"NASA är mycket intresserad av att hitta sätt att säkerställa både astronautsäkerhet och uppdragssuccé under djupa rymdresor", konstaterar studieförfattaren Karen Krukowski
"Men," tillägger hon, "astronauter är en liten befolkning - det är spännande att dessa resultat potentiellt kan hjälpa till att förhindra många andra former av kognitiv försämring."
