¿Qué le ocurre al cuerpo humano cuando pasa mucho tiempo en el espacio?

Los astronautas Suni Williams y Butch Wilmore nunca se imaginaron que permanecerían nueve meses en órbita. Su viaje a la Estación Espacial Internacional (EEI) a bordo de la nave espacial Boeing Starliner estaba programado para durar solo ocho días en junio de 2024. Pero por problemas técnicos, los cuales a obligaron a la nave a regresar a la Tierra sin ellos, su estancia en el espacio se prolongó. Ahora que finalmente regresaron, la pareja tendrá que aclimatarse a la fuerza de la gravedad de nuestro planeta tras tanto tiempo lejos de casa.

Para ninguno de los dos los rigores de los viajes espaciales es algo nuevo. Ambos son astronautas experimentados. Pero, es probable que cualquier tiempo prolongado en el extraño entorno haya afectado sus cuerpos. Para comprender cómo, debemos observar a quienes han permanecido aún más tiempo en el espacio.

El vuelo espacial más largo realizado por un estadounidense hasta la fecha fue el del astronauta de la NASA Frank Rubio, quien pasó 371 días viviendo a bordo del conjunto de módulos y paneles solares del tamaño de un campo de fútbol americano que componen la EEI. Su tiempo en órbita, que superó el récord anterior de 355 días consecutivos, se prolongó en marzo de 2023 después de que la nave espacial en la que él y sus compañeros debían regresar a casa sufriera una fuga de refrigerante.

Finalmente volvió en octubre de 2023. Los meses adicionales en el espacio le permitieron a Rubio completar un total de 5963 órbitas alrededor de la Tierra, recorriendo 253,3 millones de kilómetros. Aun así, le faltaron unos dos meses para alcanzar el récord del vuelo espacial más largo jamás realizado por un ser humano que ostenta el cosmonauta ruso, Valeri Polyakov, quien pasó 437 días a bordo de la Estación Espacial Mir a mediados de la década de 1990.

Y en septiembre de 2024, dos cosmonautas rusos, Oleg Kononenko y Nikolai Chub, batieron el récord de la estancia más larga en la EEI tras pasar 374 días en órbita. La pareja partió de la estación en la nave espacial Soyuz MS-25 junto con el astronauta estadounidense Tracy Dyson, quien pasó seis meses a bordo. Con una gran sonrisa, Kononenko hizo un gesto de aprobación con los pulgares al recibir ayuda para salir de la cápsula de reentrada, tras impactar contra la Tierra en medio de una nube de polvo cerca de la remota ciudad de Jezkazgan, en la estepa kazaja. Ahora también ostenta el récord de mayor tiempo acumulado en el espacio: un total de 1111 días en órbita.

Kononenko y Chub recorrieron más de 254 millones de kilómetros durante sus 5984 vueltas a la Tierra en su última misión en la EEI. Sin embargo, pasar tanto tiempo en el entorno de baja gravedad de la estación espacial les afectó gravemente, por lo que los equipos de rescate tuvieron que sacarlos de la cápsula.

El prolongado viaje de Rubio al espacio proporcionó valiosas perspectivas sobre cómo los humanos pueden afrontar los vuelos espaciales de larga duración y cómo contrarrestar mejor los problemas que pueden presentar.

Rubio es el primer astronauta en participar en un estudio que examina cómo el ejercicio con equipo de gimnasio limitado puede afectar al cuerpo humano. Si bien los resultados aún no se publicaron, esta información será vital a medida que la humanidad se propone enviar misiones para explorar las profundidades del Sistema Solar. Por ejemplo, se espera que un viaje de regreso de Marte dure alrededor de 1100 días (poco más de tres años) según los planes actuales.

La nave espacial en la que viajarán será mucho más pequeña que la EEI, lo que significa que se necesitarán dispositivos de ejercicio más pequeños y ligeros. Pero, dejando de lado los problemas para mantenerse en forma, ¿qué efectos tiene el vuelo espacial en el cuerpo humano?

Sin la constante presión de la gravedad sobre nuestras extremidades, la masa muscular y ósea comienza a disminuir rápidamente en el espacio. Los más afectados son los músculos que ayudan a mantener la postura en la espalda, el cuello, las pantorrillas y los cuádriceps, pues en microgravedad, ya no tienen que esforzarse tanto y comienzan a atrofiarse. Tras solo dos semanas, la masa muscular puede disminuir hasta un 20% y, en misiones más largas, de tres a seis meses, un 30%.

De igual manera, dado que los astronautas no someten sus esqueletos a tanta tensión mecánica como cuando están sujetos a la gravedad terrestre, sus huesos también comienzan a desmineralizarse y a perder fuerza. Los astronautas pueden perder entre un 1% y un 2% de su masa ósea cada mes que pasan en el espacio y hasta un 10% en un período de seis meses (en la Tierra, los hombres y mujeres mayores pierden masa ósea a un ritmo del 0,5% al 1% anual). Esto puede aumentar el riesgo de sufrir fracturas y alarga el tiempo de recuperación, pues la masa ósea puede tardar hasta cuatro años en recuperarse tras regresar a la Tierra.

Para combatir esto, los astronautas realizan 2,5 horas diarias de ejercicio y entrenamiento intenso mientras están en órbita. Esto incluye una serie de sentadillas, peso muerto y remos con un dispositivo de resistencia instalado en el gimnasio de la EEI, además de sesiones regulares de trote y de bicicleta estática. También toman suplementos dietéticos para mantener sus huesos lo más sanos posible.

Sin embargo, un estudio reciente destacó que incluso este régimen de ejercicios no fue suficiente para prevenir la pérdida muscular. Y, por ello, se recomendó evaluar si cargas más altas de ejercicios de resistencia y un entrenamiento de alta intensidad a intervalos podrían ayudar a contrarrestar esto. La falta de gravedad ejerce presión sobre el cuerpo humano, lo que significa que los astronautas experimentan un ligero crecimiento durante su estancia en la EEI, pues su columna vertebral se alarga. Esto puede provocar problemas como dolor de espalda y hernias discales al regresar a la Tierra.

Durante una sesión informativa a bordo de la EEI antes de su regreso a la Tierra, Rubio comentó que su columna vertebral estaba creciendo y que esto podría ayudarle a evitar una lesión de cuello común que los astronautas pueden sufrir cuando su nave espacial impacta contra el suelo. “Creo que mi columna se extendió lo suficiente como para que esté encajado en mi asiento, así que no debería moverme mucho”, dijo.

Aunque el peso significa muy poco en órbita (el entorno de microgravedad permite que cualquier cosa que no esté atada pueda flotar libremente en la EEI, incluidos los cuerpos humanos), mantener un peso saludable es un desafío en órbita. Si bien la NASA intenta garantizar que sus astronautas consuman una variedad de alimentos nutritivos, incluyendo algunas hojas de ensalada cultivadas a bordo de la estación, esto puede afectar el cuerpo de un astronauta.

Scott Kelly, astronauta de la NASA que participó en el estudio más extenso sobre los efectos de los vuelos espaciales de larga duración tras permanecer 340 días a bordo de la EEI mientras su hermano gemelo permanecía en la Tierra, perdió 7% de su masa corporal durante su estancia en órbita.

En la Tierra, la gravedad ayuda a impulsar la sangre hacia abajo mientras el corazón la bombea de nuevo hacia arriba. Sin embargo, en el espacio, este proceso se altera (aunque el cuerpo se adapta en cierta medida) y la sangre puede acumularse en la cabeza más de lo normal. Es posible que parte del líquido se acumule en la parte posterior del ojo y alrededor del nervio óptico, lo que puede provocar un edema. Esto puede provocar cambios en la visión, como disminución de la agudeza visual y cambios estructurales en el propio ojo.

Los cambios pueden comenzar a ocurrir tan solo a dos semanas de estar en el espacio, pero a medida que transcurre ese tiempo, el riesgo aumenta. Algunos cambios en la visión se revierten aproximadamente al año del regreso a la Tierra, pero otros pueden ser permanentes.

La exposición a los rayos cósmicos y a las partículas solares también puede provocar otros problemas oculares. La atmósfera terrestre nos protege de estos problemas, pero en la órbita, esta protección desaparece. Si bien las naves espaciales pueden llevar blindaje para evitar el exceso de radiación, los astronautas a bordo de la EEI reportaron haber visto destellos de luz en sus ojos cuando los rayos cósmicos y las partículas solares impactan en su retina y nervios ópticos.

Tras su larga estancia en la EEI, se descubrió que el rendimiento cognitivo de Kelly cambió poco y se mantuvo relativamente igual al de su hermano en la Tierra. Sin embargo, los investigadores observaron que la velocidad y la precisión del rendimiento cognitivo de Kelly disminuyeron durante unos seis meses después de su aterrizaje, posiblemente a medida que su cerebro se reajustaba a la gravedad terrestre.

Un estudio sobre un cosmonauta ruso que pasó 169 días en la EEI en 2014 también reveló que algunos cambios en el cerebro parecen ocurrir durante la órbita. Se encontraron cambios en los niveles de conectividad neuronal en partes del cerebro relacionadas con la función motora (es decir, el movimiento) y también en la corteza vestibular, que desempeña un papel importante en la orientación, el equilibrio y la percepción del propio movimiento.

Lo anterior no debería sorprender dada la peculiar naturaleza de la ingravidez en el espacio; los astronautas a menudo tienen que aprender a moverse eficientemente sin gravedad para anclarse a nada y adaptarse a un mundo donde no hay arriba ni abajo.

Un estudio más reciente suscitó preocupación. Las cavidades cerebrales conocidas como ventrículo lateral derecho y tercer ventrículo (responsables de almacenar líquido cefalorraquídeo que proporciona nutrientes al cerebro y elimina desechos) pueden hincharse y tardar hasta tres años en recuperar su tamaño normal.

Las investigaciones recientes demuestran que una clave importante para la buena salud reside en la composición y diversidad de los microorganismos que habitan en nuestro cuerpo. Esta microbiota puede influir en la digestión, afectar los niveles de inflamación e incluso alterar el funcionamiento del cerebro.

Los científicos que examinaron a Kelly tras su viaje a la EEI descubrieron que las bacterias y hongos que habitaban en su intestino se habían alterado profundamente. Esto quizás no sea del todo sorprendente, dada la gran diferencia en su alimentación y el cambio en las personas con las que compartía sus días (obtenemos una cantidad alarmante de microorganismos intestinales y orales de las personas con las que convivimos). Sin embargo, la exposición a la radiación y el uso de agua reciclada, junto con los cambios en su actividad física, también podrían haber influido.

Aunque ya son cinco los astronautas de la NASA que pasaron más de 300 días en órbita, debemos agradecer a Kelly por la información sobre el estado de su piel tras su estancia. Se detectó una mayor sensibilidad en su piel y una erupción cutánea durante unos seis días tras su regreso. Los investigadores especularon que la falta de estimulación cutánea durante la misión podría haber contribuido a su problema.

Uno de los hallazgos más significativos del prolongado viaje espacial de Kelly fueron los efectos a su ADN. Al final de cada cadena de ADN están estructuras conocidas como telómeros, que se cree ayudan a proteger a nuestros genes. A medida que envejecemos, estos se acortan, pero las investigaciones sobre Kelly y otros astronautas han revelado que los viajes espaciales parecen alterar la longitud de los telómeros.

“Lo más sorprendente fue el hallazgo de telómeros significativamente más largos durante el vuelo espacial”, afirma Susan Bailey, profesora de Salud Ambiental y Radiológica en la Universidad Estatal de Colorado, quien formó parte del equipo que estudió a Kelly y a su hermano.

Bailey realizó estudios separados con otros 10 astronautas no emparentados que participaron en misiones más cortas. “También fue inesperado que la longitud de los telómeros se acortó rápidamente al regresar a la Tierra para todos los miembros de la tripulación. De particular relevancia para la salud a largo plazo y el envejecimiento, los astronautas en general tenían muchos más telómeros cortos después del vuelo espacial que antes”, indicó.

Aún se está descifrando la razón exacta por la que esto sucede, afirmó. “Tenemos algunas pistas, pero la presencia de tripulantes adicionales de larga duración, como Rubio, quien pasó un año en el espacio, será fundamental para caracterizar y comprender esta respuesta y sus posibles consecuencias para la salud”. Una posible causa podría ser la exposición a la compleja mezcla de radiación durante el espacio. Los astronautas que experimentan exposición prolongada en órbita muestran signos de daño en el ADN, añadió.

También se observaron en Kelly algunos cambios en la expresión génica (el mecanismo que interpreta el ADN para producir proteínas en las células) que podrían estar relacionados con su viaje espacial. Algunos de estos cambios se relacionaban con la respuesta del cuerpo al daño en el ADN, la formación ósea y la respuesta del sistema inmunitario al estrés. Sin embargo, la mayoría de estos cambios se normalizaron a los seis meses de su regreso a la Tierra.

En junio de 2024, un nuevo estudio destacó algunas posibles diferencias entre la forma en que el sistema inmunitario de los astronautas masculinos y femeninos responde a los vuelos espaciales. Utilizando datos de muestras obtenidas de la tripulación de la misión SpaceX Inspiration 4, que pasó poco menos de tres días en órbita en el otoño de 2021, se identificaron cambios en 18 proteínas relacionadas con el sistema inmunitario, el envejecimiento y el crecimiento muscular.

Al comparar su actividad genética con la de otros 64 astronautas en misiones anteriores, el estudio detectó la expresión de tres proteínas que influyen en la inflamación, en comparación con la de antes del vuelo. Los hombres tendieron a ser más sensibles al vuelo espacial, con mayor alteración de su actividad genética y tardaron más en recuperar su estado normal tras regresar a la Tierra.

En particular, los investigadores descubrieron que la actividad genética de dos proteínas conocidas como interleucina-6, que ayuda a controlar los niveles de inflamación en el cuerpo, e interleucina-8, que se produce para guiar a las células inmunitarias a los focos de infección, se vio más afectada en los hombres que en las mujeres. Otra proteína, el firbrinógeno, que participa en la coagulación sanguínea, también se vio más afectada en los astronautas masculinos.

Sin embargo, los investigadores afirmaron que aún necesitan descubrir por qué las mujeres parecen ser menos sensibles a estos efectos particulares de los vuelos espaciales, aunque esto podría estar relacionado con su respuesta al estrés.

Kelly recibió una serie de vacunas antes, durante y después de su viaje espacial, y se observó que su sistema inmunitario reaccionaba con normalidad. Sin embargo, la investigación descubrió que los astronautas sufren ciertas disminuciones en el recuento de glóbulos blancos que se corresponden con las dosis de radiación que reciben en órbita.

Aún quedan muchas preguntas por responder sobre el impacto que los viajes espaciales pueden tener en una especie bípeda de cerebro grande que evolucionó para vivir en la Tierra. A medida que los investigadores analizan las pruebas médicas, las muestras de sangre y las exploraciones de Rubio tras sus 371 días en el espacio, sin duda esperan obtener más información.

*Por Richard Gray

Por BBC Mundo

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