Kan vi beskytte hjernen mod kosmisk stråling?
Når vi forbereder os på at gå ind i en ny æra med rumrejser, skal vi finde måder at afværge sundhedsrisici i det kosmiske miljø. Især dyb rumstråling er kendt for at forringe kognitiv funktion. Har forskere fundet en måde at fortryde skaden på?
Dette er tærsklen til at sende astronauter til at udforske det dybe rum, kolonisere og terraformere andre planeter og planlægge for rumturisme.
Men rumrejser har sit eget sæt sundhedsrisici.
En hovedtrussel kommer fra kosmisk stråling, som kan skade centralnervesystemet, ændre kognitiv funktion og føre til symptomer svarende til dem, der findes i Alzheimers sygdom.
Med deres koloniserede missioner til Mars planlagt til så snart 2030'erne har NASA - såvel som private virksomheder, der er interesseret i rumfartskoncepter - undersøgt effektive måder at beskytte astronauter mod strålingens skader.
Indtil videre har forskere primært fokuseret på, hvordan man forbedrer rumfartøjer og beskyttende tøj til rejsende i det ydre rum for at afværge denne stærke stråling.
Nu er forskere fra University of California, San Francisco - ledet af Susanna Rosi - imidlertid begyndt at udvikle en behandling, der kan opveje neurodegeneration udløst af kosmiske stråler.
Resultaterne af deres eksperimenter, som de udførte på musemodeller, offentliggøres nu i tidsskriftet Videnskabelige rapporter.
'Kosmisk stråling kan påvirke hjernen på lang sigt'
Tidligere undersøgelser foretaget af Rosi og teamet fandt ud af, at efter at mus blev udsat for et niveau af stråling, der stort set svarede til, hvad menneskelige astronauter kunne støde på under en ydre rummission, blev deres evne til at skelne mellem kendte og ukendte genstande forringet.
Normalt, når mus står over for to objekter - en, der er ny og ukendt for dem, og en, som de tidligere udforskede - vil de bruge mere tid på at gøre sig bekendt med det nye objekt.
Dyrene, der var blevet udsat for stråling, havde imidlertid en tendens til at bruge lige så lang tid på at udforske begge objekter, hvilket foreslog forskerne, at musene havde glemt, at de allerede var blevet udsat for en af de to.
Andre symptomer, som musene præsenterede, omfattede problemer med sociale interaktioner og en følelse af forhøjet angst. Rosi og team bemærker, at dette sandsynligvis var på grund af den virkning, den stærke stråling havde på mikroglia eller nerveceller, der findes i hjernen og rygmarven, der er en del af centralnervesystemets immunmekanisme.
Når mikroglia aktiveres, kan de forårsage symptomer - såsom nedsat hukommelse, der er i overensstemmelse med neurodegenerative lidelser.
Dette skyldes delvis, at de er drevet til at ødelægge synapser eller forbindelserne dannet mellem hjerneceller, der giver dem mulighed for at formidle information.
”Vi er begyndt at have bevis for, at udsættelse for dyb rumstråling kan påvirke hjernens funktion på lang sigt, men så vidt jeg ved, var der ingen, der havde undersøgt eventuelle modforanstaltninger, der kunne beskytte astronauternes hjerner mod dette niveau af strålingseksponering. ”
Susanna Rosi
Ny forbindelse viser løfte
I den nye undersøgelse samarbejdede Rosi og kolleger med forskere fra Loma Linda University i Californien for at finde en terapi, der kunne modvirke virkningerne af stråling på hjernen.
De startede med et lignende eksperiment på mus, hvor de blev udsat for en dosis stråling svarende til den, der kunne påvirke en dybe rumrejsende.
Efter en uge fik musene enten en regelmæssig, kontrolleret diæt i 15 dage eller en, der omfattede behandling med en eksperimentel forbindelse kaldet PLX5622.
PLX5622 dietten fungerer ved at nedbryde mikroglia i centralnervesystemet. I tidligere undersøgelser har PLX5622-behandling vist sig at beskytte kognitiv funktion hos mus udsat for kraniel bestråling som en form for kræftbehandling. Rosi og team tog deres cue fra disse resultater.
De seneste eksperimenter gav også opmuntrende resultater. For det første bemærkede forskerne, at selvom de først ikke præsenterede nogen kognitive svækkelser, inden for 3 måneder fra den indledende bestråling, præsenterede kontroldiætmus nedsat ny genkendelse af objekt.
Musene, der havde modtaget PLX5622-terapi, viste imidlertid ingen sådan skade på hukommelsen.
Ved at sammenligne hjernen hos mus fra hver gruppe afslørede forskerne, at de fra kontrolgruppen indeholdt mange aktiverede mikroglia og havde mistet adskillige synapser, mens de fra PLX5622-terapigruppen så sunde ud.
Hvorfor er det? Rosi og team mener, at ved at tvinge centralnervesystemet til at eliminere aktiverede mikroglia, kom nye, sunde nerveceller til at erstatte dem, så musene kunne opretholde normal kognitiv funktion.
”Dette er virkelig pænt bevis, for det første, at genstart af hjernens mikroglia kan beskytte kognitiv funktion efter strålingseksponering, og for det andet, at vi ikke nødvendigvis behøver at behandle straks efter strålingseksponeringen for at lægemidlet skal være effektivt,” forklarer Rosi.
Forskerne er dog ikke bare begejstrede for denne eksperimentelle terapis potentiale for rumrejsende. Lægemidler, der udnytter lignende mekanismer som PLX5622, testes allerede i kliniske forsøg til behandling af kræft.
Dette betyder, at sådanne lægemidler muligvis egner sig til en bredere vifte af problemer, herunder kognitiv svækkelse i kølvandet på kræftbehandling.
"NASA er meget interesseret i at finde måder at sikre både astronautsikkerhed og missionssucces under dybe rumrejser," bemærker studieforfatter Karen Krukowski
"Men," tilføjer hun, "astronauter er en lille befolkning - det er spændende, at disse fund potentielt kan hjælpe med at forhindre mange andre former for kognitiv svækkelse."
