“Para sobrevivir como especie, a la larga debemos viajar hacia las estrellas”
Cuando Stephen Hawking, uno de los astrofísicos más importantes de todos los tiempos, afirmaba que el futuro de la humanidad pasa por salir de nuestro deteriorado planeta, antes, la investigación científica y técnica debe encontrar como proteger la salud de los astronautas en esos peligrosos viajes espaciales. El espacio exterior, aparentemente solitario y tranquilo, es un medio hostil para los seres humanos por la presencia de los rayos cósmicos y la ingravidez.
Rayos cósmicos
La denominada radiación cósmica está constituida por partículas subatómicas procedentes del espacio, cuya energía es muy elevada debido a su gran velocidad. En la actualidad, no existen evidencias científicas sobre el origen de estas peligrosas radiaciones, al parecer procedentes de las erupciones solares, ondas de choque de supernovas o estrellas binarias, aunque puede que estos fenómenos tan solo participen en la aceleración de estas invisibles partículas.
Los denominados rayos cósmicos solares (RCS) podrían originarse en las erupciones y eyecciones de masa de la corona solar. Están formadas por protones acelerados por el sol a altas energías, así como de iones pesados, protones de baja energía y partículas de helio. Se sabe que la exposición prolongada a estos RCS produce un daño biológico irreversible
Los rayos cósmicos galácticos (RCG) están constituidos por una mezcla de protones de alta energía (85 por ciento), iones de helio (14 por ciento) y otros metales de mayor carga y energía (iones HZE), desde el litio al hierro (1 por ciento), muy difíciles de proteger. Estos iones -átomos con carga eléctrica- interactúan con los órganos y tejidos del cuerpo de los astronautas y los materiales de las naves espaciales, creando un peligrosocampo de partículas.
Recientemente, un grupo de científicos del Centro de Investigación Langley de la NASA han publicado, en la revista especializada PLOS Biology, que la exposición prolongada a los rayos cósmicos puede provocar daños en el sistema nervioso central, problemas de memoria, pérdida de atención, disminución del rendimiento intelectual e incluso pérdida de la conciencia. Otro estudio científico de la revista Science Advances confirma estos daños cerebrales permanentes en los viajes espaciales de larga duración, hallazgos inquietantes por sus graves consecuencias sobre la seguridad de los astronautas y repercusión sobre las actividades fundamentales de las misiones espaciales. Además, estos rayos cósmicos, como otras radiaciones -rayos X, rayos gamma-, alteran los genes-mutaciones del ADN- y la bioquímica celular de los órganos y tejidos humanos.
Durante los futuros viajes tripulados a Marte, la exposición prolongada a la radiación cósmica mixta (solar y galáctica) puede causar una degeneración precoz de diversos tejidos humanos, como cataratas o ceguera por afectación de la retina, ocasionando disminución de la visión o ceguera de los astronautas, dejándolos indefensos en el espacio exterior.
Desde su puesta en marcha en noviembre de 1998, la Estación Espacial Internacional (EEI) ha constituido un excelente laboratorio de investigación, con el objetivo de descubrir los efectos de los rayos cósmicos y la ingravidez sobre el cuerpo humano tras largos periodos de exposición. La EEI está situada en una órbita baja alrededor de la Tierra a unos 420 kilómetros de altura, viajando a una velocidad de 27.600 kilómetros por hora.
En la actualidad, se llevan a cabo determinados estudios clínicos en la EEI para analizar los efectos de estas radiaciones ionizantes. Aunque el número de astronautas estudiados es aún escaso, estas investigaciones tienen un gran valor para valorar los riesgos previsibles para la salud (cáncer, cataratas, cambios mentales, enfermedades neurológicas o cardiovasculares). Se estima que el riesgo de padecer algún tipo de cáncer, tras una misión a Marte, duplicaría las muy elevadas valoraciones previas. https://es.xcv.health_threat_from_cosmic_rays
Corazón entre las estrellas
La protección magnética de la Tierra representa un excelente escudo protector para la mayoría de los rayos cósmicos, durante los viajes espaciales a la EEI, por estar situada en una órbita baja. Por ello, los estudios efectuados no permiten aún predecir el impacto real sobre el cuerpo humano de la exposición permanente a los rayos cósmicos solares y galácticos durante futuros largos viajes espaciales.
Sin embargo, se conocen algunas alteraciones biológicas que la microgravedad o ingravidez causan en los astronautas. Según publica la prestigiosa revista Circulation, la ingravidez mantenida durante prolongados periodos modifica la estructura del corazón, provocando su progresiva retracción y atrofia miocárdica por destrucción celular.
En marzo de 2015, el norteamericano Scott Kelly comenzó una misión prolongada en la EEI, junto al ruso Mikhail Kornienko, para determinar el impacto biológico, físico y psicológico de los astronautas de misiones espaciales de larga duración. El estudio de investigación incluyó a su hermano gemelo Mark, quien fue sometido a idénticos exámenes médicos, mientras permanecía en la Tierra. Tras 340 días consecutivos en el espacio, efectuaron 5.440 órbitas alrededor de la Tierra y tres paseos espaciales fuera de la EEI, los investigadores esperaban que los ejercicios físicos diarios pudieran evitar cualquier daño en el corazón, pero los hallazgos clínicos demostraron lo contrario.
Diversos estudios científicos han demostrado que los vuelos espaciales inducen determinados cambios fisiológicos en la función cardíaca, como la disminución de la frecuencia cardíaca y la presión arterial, e incremento del gasto cardíaco.
Las futuras misiones espaciales tripuladas a la Luna y Marte, con estancia prolongada en el espacio exterior, pueden afectar seriamente el funcionamiento del sistema cardiovascular; por ello, la principal preocupación de la NASA es que los astronautas puedan sufrir un infarto de miocardio, crisis hipertensiva o arritmia grave durante la misión espacial.
La gravedad de la Tierra es determinante para que el corazón humano mantenga su tamaño y función contráctil normales. Cuando el astronauta se expone a la ingravidez durante largos periodos de tiempo, el corazón va reduciendo su tamaño y sus células -cardiomiocitos- se debilitan y van muriendo. Los estudios mediante tomografía computarizada (TAC) y resonancia magnética demostraron una reducción considerable del tamaño cardiaco por la atrofia masiva de los cardiomiocitos.
Un importante grupo de investigadores, dirigido por el cardiólogo Dr. Benjamín Levine de la Texas Southwestern Universit y Medical Center (EEUU), ha demostrado la existencia de dicha pérdida de la masa miocárdica y disminución del diámetro de los ventrículos cardiacos, que llevaría a un deterioro irreversible del corazón, ocasionando unainsuficiencia cardiaca.
Diversos investigadores han detectado también un incremento de las cifras de colesterol y alteraciones en las paredes internas de las arterias coronarias. Por ello, un estudio clínico en marcha mediante la realización de una coronariografía por tomografía computarizada, antes y después del vuelo espacial, tiene como objetivo determinar los posibles cambios en las arterias coronarias debidos a la exposición prolongada a la microgravedad y radiación cósmica.
Asimismo, se realizarán estudios de electrofisiología para descartar alteraciones del ritmo cardiaco, que podrían desencadenar una arritmia -fibrilación auricular, extrasistolia o fibrilación ventricular-, ya que las cavidades superiores del corazón -aurículas- se dilatan en el espacio exterior, constituyendo un inductor de arritmias. De hecho, una de las arritmias menos peligrosas, como la fibrilación auricular, puede causar cansancio, malestar general, disminución a la tolerancia al ejercicio y riesgo de accidentes cerebrovasculares (ictus).
La determinación de la evolución del tamaño de las cuatro cavidades cardiacas, mediante TAC y resonancia magnética, pueden proporcionar una valiosa información acerca de la función contráctil del corazón en un nuevo grupo de diez astronautas."Así estaremos listos para cuando vayamos a Marte", según el Dr. Levine.
https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.120.050418
No tenemos suficiente información científica sobre la influencia de la microgravedad en la función del corazón humano. Los cardiomiocitos muestran cambios de su contractilidad en el espacio, según la revista Stem Cell Reports. Los autores de esta investigación examinaron a los astronautas, durante varias semanas a bordo de la EEI, comprobando la función cardíaca a nivel celular y la expresión de sus genes. La microgravedad alteró miles de genes de los astronautas, pero los patrones de expresión génica se normalizaron tras su regreso a la Tierra.
Estos investigadores de Stanford estudiaron cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidos por humanos (hiPSC-CM), que lanzaron a la EEI a bordo de una nave espacial SpaceX como parte de una misión de reabastecimiento comercial. Los resultados mostraron que 2.635 genes se expresaron de manera diferente en las muestras durante el vuelo espacial y posteriores controles en la Tierra.
“Nuestro estudio es novedoso por ser el primero en utilizar células madre pluripotentes inducidas para estudiar los efectos de los vuelos espaciales sobre la función cardíaca humana. La microgravedad es un entorno que no se comprende muy bien, en términos de su efecto general en el cuerpo humano, y estudios como este podrían ayudar a arrojar luz sobre cómo se comportan las células del cuerpo en el espacio, a medida que el mundo se embarca en misiones espaciales más largas, como ir a Marte”, según Joseph C.Wu, de la Universidad de Stanford en Estados Unidos.
La vida en el Universo sigue siendo un misterio, un libro cerrado que debemos estudiar profundamente,antes de emprender esos largos y peligrosos viajes a otros planetas, para poder preservar la integridad física y mental de los audaces viajeros a las estrellas.
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