Kan vi beskytte hjernen mot kosmisk stråling?
Når vi forbereder oss på å gå inn i en ny æra med romfart, må vi finne måter å avverge helserisiko som det kosmiske miljøet medfører. Spesielt dyp romstråling er kjent for å svekke kognitiv funksjon. Har forskere funnet en måte å angre skaden på?
Dette er kvelden før sending av astronauter for å utforske det dype rommet, kolonisere og terraformere andre planeter, og planlegge for romturisme.
Men romfart kommer med sitt eget sett med helserisiko.
En hovedtrussel kommer fra kosmisk stråling, som kan skade sentralnervesystemet, endre kognitiv funksjon og føre til symptomer som ligner på de som finnes i Alzheimers sykdom.
Med sine koloniseringsoppdrag til Mars planlagt så snart som i 2030-årene, har NASA - så vel som private selskaper som er interessert i romfartkonsepter - sett på effektive måter å beskytte astronauter mot strålingskader.
Så langt har forskere hovedsakelig fokusert på hvordan man kan forbedre romfartøy og beskyttende antrekk for reisende i verdensrommet for å avverge denne sterke strålingen.
Nå har imidlertid etterforskere fra University of California, San Francisco - ledet av Susanna Rosi - begynt å utvikle en behandling som kan kompensere for nevrodegenerasjon utløst av kosmiske stråler.
Resultatene av deres eksperimenter, som de utførte på musemodeller, blir nå publisert i tidsskriftet Vitenskapelige rapporter.
‘Kosmisk stråling kan påvirke hjernen på lang sikt’
Tidligere undersøkelser utført av Rosi og teamet fant at, etter at mus ble utsatt for et nivå av stråling som omtrent tilsvarte det menneskelige astronauter kunne møte under et romoppdrag, ble deres evne til å skille mellom kjente og ukjente gjenstander svekket.
Vanligvis, når mus står overfor to gjenstander - en som er ny og ukjent for dem og en som de tidligere utforsket - vil de bruke mer tid på å bli kjent med det nye objektet.
Dyrene som hadde blitt utsatt for stråling, brukte imidlertid like mye tid på å utforske begge objektene, noe som antydet forskerne at musene hadde glemt at de allerede hadde blitt utsatt for en av de to.
Andre symptomer som musene presenterte inkluderte problemer med sosiale interaksjoner og en følelse av forhøyet angst. Rosi og team bemerker at dette var sannsynlig på grunn av effekten den sterke strålingen hadde på mikroglia, eller nerveceller som finnes i hjernen og ryggmargen som er en del av sentralnervesystemets immunmekanisme.
Når mikroglia er aktivert, kan de forårsake symptomer - som svekket hukommelse av minne - som er i samsvar med nevrodegenerative lidelser.
Dette skyldes delvis at de er drevet til å ødelegge synapser, eller forbindelsene som dannes mellom hjerneceller som lar dem formidle informasjon.
“Vi begynner å ha bevis på at eksponering for dyp romstråling kan påvirke hjernens funksjon på lang sikt, men så vidt jeg vet hadde ingen utforsket mulige mottiltak som kan beskytte hjernen til astronauter mot dette nivået av strålingseksponering. ”
Susanna Rosi
Ny forbindelse viser løfte
I den nye studien samarbeidet Rosi og kollegaer med forskere fra Loma Linda University i California for å finne en terapi som kan motvirke effekten av stråling på hjernen.
De startet med et lignende eksperiment på mus, der de ble utsatt for en dose stråling som den som kan påvirke en dyp romfarer.
Etter en uke fikk musene enten et vanlig, kontrollert kosthold i 15 dager, eller en som inkluderte behandling med en eksperimentell forbindelse kalt PLX5622.
PLX5622 dietten fungerer ved å tømme mikroglia i sentralnervesystemet. I tidligere undersøkelser hadde behandling med PLX5622 vist seg å beskytte kognitiv funksjon hos mus utsatt for kranial bestråling som en form for kreftterapi. Rosi og team tok sin advarsel fra disse resultatene.
De nylige eksperimentene ga også oppmuntrende resultater. For det første la forskerne merke til at, selv om de først ikke presenterte kognitive svikt, innen 3 måneder fra den første bestrålingen, presenterte kontrolldiettmusene nedsatt ny gjenkjenning av objektet.
Musene som hadde mottatt PLX5622-terapi, viste imidlertid ingen slik skade på minnet.
Ved å sammenligne hjernen til mus fra hver gruppe, avslørte forskerne at de fra kontrollgruppen inneholdt mange aktiverte mikroglia og hadde mistet mange synapser, mens de fra behandlingsgruppen PLX5622 så sunne ut.
Hvorfor er det sånn? Rosi og teamet tror at ved å tvinge sentralnervesystemet til å eliminere aktivert mikroglia, kom nye, sunne nerveceller til å erstatte dem, slik at musene kunne opprettholde normal kognitiv funksjon.
"Dette er virkelig pent bevis, for det første at omstart av hjernens mikroglia kan beskytte kognitiv funksjon etter strålingseksponering, og for det andre at vi ikke nødvendigvis trenger å behandle umiddelbart etter strålingseksponeringen for at stoffet skal være effektivt," forklarer Rosi.
Forskerne er imidlertid ikke bare begeistret for denne eksperimentelle terapipotensialet for romreisende. Legemidler som tappes inn i lignende mekanismer som PLX5622, blir allerede testet i kliniske studier for behandling av kreft.
Dette betyr at slike medisiner kan være godt egnet til et bredere spekter av problemer, inkludert kognitiv svikt i kjølvannet av kreftbehandling.
"NASA er veldig interessert i å finne måter å sikre både astronautsikkerhet og oppdragssuksess under dype romreiser," bemerker studieforfatter Karen Krukowski
"Men," legger hun til, "astronauter er en liten befolkning - det er spennende at disse funnene potensielt kan bidra til å forhindre mange andre former for kognitiv svikt."
