Rymdresor sätter människokroppen under en extrem belastning. Benstommen försvagas, musklerna atrofierar och vätskebalansen rubbas. Nu kan forskare lägga ytterligare ett fynd till listan över hur tyngdlöshet påverkar oss: vår tarmflora tycks fungera helt annorlunda i omloppsbana. I ett gemensamt projekt mellan NASA och Köpenhamns universitet har forskare upptäckt att proteiner fermenteras i betydligt högre utsträckning i astronauternas tarmar under vistelser på rymdstationen ISS.

Studien, som baseras på analyser av blodprover tagna från astronauter före, under och efter deras rymduppdrag, visar tydliga spår av ökad proteinfermentering när kroppen befinner sig i mikrogravitation. Fermentering innebär att bakterierna i tarmen bryter ner protein och kan producera giftiga biprodukter. Dessa restprodukter kan i förlängningen orsaka inflammation och skador på tarmväggen, något som tidigare varit svårt att mäta direkt hos astronauter i tjänst.

Mikrogravitation saktar ner tarmen

Förklaringen till det nya fyndet ligger i de fysikaliska förutsättningarna i rymden. Utan gravitationens påverkan förflyttar sig födan långsammare genom matsmältningskanalen. Den förlängda passagetiden gör att tarmens bakterier får betydligt mer tid på sig att fermentera proteinet, vilket i sin tur leder till uppblåsthet, gasbildning och i värsta fall obstipation, det vill säga svår förstoppning.

En av studiens författare, Jan Stanstrup vid Köpenhamns universitet, förklarar mekanismen i ett pressmeddelande: ”Bristen på gravitation gör att födan troligen rör sig långsammare genom tarmen. Detta kan förklara varför astronauter ofta lider av förstoppning, och det stämmer väl överens med våra observationer av ökad proteinfermentering i blodproverna.” Resultaten är publicerade i en vetenskaplig tidskrift och har väckt stort intresse inom den internationella rymdforskningsgemenskapen.

Kritisk kunskap för Mars-resor

Fyndet har inte bara akademiskt intresse utan är av yttersta praktisk betydelse för framtida långvariga rymduppdrag. En bemannad resa till Mars, som beräknas ta mellan sex och nio månader enkel resa, skulle innebära att astronauterna utsätts för mikrogravitation under mycket lång tid. Om tarmens bakterieflora rubbas redan under kortare vistelser på ISS, riskerar en ännu längre exponering att leda till allvarliga hälsoproblem. Långvarig inflammation i tarmen kan påverka immunförsvaret negativt och göra astronauterna mer mottagliga för infektioner, något som vore direkt livsfarligt när medicinsk vård ligger flera månader bort.

Forskarna betonar att studien även har implikationer för människor på jorden. Fenomenet är inte unikt för rymden – liknande förändringar i tarmfloran kan uppstå vid tillstånd som kännetecknas av långsam tarmpassage, exempelvis irritabel tarm (IBS) eller andra funktionella mag-tarmsjukdomar. Genom att studera hur astronauternas kroppar reagerar på extrem miljö hoppas forskarna kunna dra lärdomar som kan översättas till nya behandlingar för dessa patientgrupper.

Rymdbioteknik växer som forskningsfält

Detta forskningsområde, där man kombinerar rymdfysiologi med avancerad analysmetodik, växer snabbt. NASA och den europeiska rymdorganisationen ESA investerar alltmer i så kallad metabolomik – studiet av kroppens små molekyler – för att få en helhetsbild av hur rymdmiljön påverkar olika organsystem. Förutom Köpenhamns universitet deltar flera andra internationella forskargrupper i kartläggningen av astronauternas mikrobiom, det vill säga den samlade mängden mikroorganismer i kroppen.

En viktig slutsats av den nya studien är att astronauternas kost med stor sannolikhet behöver anpassas. Forskarna undersöker nu om en kost med minskat proteininnehåll till förmån för mer fibrer kan motverka den ökade fermenteringen. Även regelbunden fysisk träning ombord på rymdstationen, som redan är en etablerad metod mot muskel- och benförlust, kan spela en roll för att stimulera tarmrörelserna. Framtida lösningar kan också komma att inkludera probiotiska tillskott eller i förlängningen konstgjorda gravitationssystem som ger kroppen en känsla av att den befinner sig på jorden.

Forskningen visar med all tydlighet att människokroppen är intimt sammankopplad med sin omgivning, även när den omgivningen befinner sig flera hundra kilometer ovanför jordytan. Genom att förstå dessa grundläggande mekanismer kan vi inte bara bättre skydda de män och kvinnor som vågar sig ut i rymden, utan också få en djupare insikt i hur vår egen matsmältning fungerar – med eller utan gravitation.