De tweelingbroer op ruimtereis liep schade op

Geneeskunde Een lang verblijf in de ruimte schaadt lichaam en geest, is nu bekend dankzij een astronautentweeling.

Astronauten Mark (links) en Scott Kelly in 2015, kort voor Scotts missie naar ruimtestation ISS.
Astronauten Mark (links) en Scott Kelly in 2015, kort voor Scotts missie naar ruimtestation ISS. Foto Robert Markowitz

Een jaar in de ruimte veroorzaakt blijvende geheugenachteruitgang, oogproblemen, schade aan hart en bloedvaten en genetische veranderingen. Die beïnvloeden de afweer, de energievoorziening van de lichaamscellen en verhogen uiteindelijk de kans om kanker te krijgen. Dat is de uitkomst van onderzoek aan één eeneiige tweeling.

De tweelingbroers waren allebei astronaut bij NASA. Scott Kelly werkte vanaf maart 2015 bijna een jaar aan boord van het internationale ruimtestation ISS. Zijn broer Mark bleef aan de grond. Diens laatste (korte) missie was vier jaar eerder.

In Science staat vrijdag hoe Scott lichamelijk en geestelijk veranderde tijdens zijn lange ruimtereis. En hoe hij herstelde.

Daarvoor werden vóór de lancering, in het ISS en in de maanden erna – totaal 25 maanden – van beide broers ruim 300 monsters ontlasting, urine en bloed bewaard en geanalyseerd. Ze werden verder vergeleken met psychologische en inspanningstests, in de ruimte én op aarde.

Marsreizen

NASA vindt de uitkomst belangrijk voor toekomstige, nog veel langere ruimtereizen. Expedities naar Mars, waarvoor ruimtereizigers drie jaar onderweg zijn, worden steeds serieuzer overwogen. Het ISS was bijna 20 jaar continu in gebruik, maar vooral door ruimtevaarders die korter dan zes maanden aan boord bleven. Weinig mensen zijn zeer langdurig in de ruimte geweest. Scott Kelly is er een van. En hij heeft een tweelingbroer.

Gezondheidsschade is vooral te verwachten door meer radioactieve straling en door de veel lagere zwaartekracht. Wat ook meespeelt is dat in het ISS de bewegingsruimte beperkt is en de lucht niet altijd schoon.

Dat is tijdens langduriger reizen naar Mars allemaal nog erger. De stralingsbelasting is dan veel hoger doordat het ISS op ‘slechts’ 400 kilometer hoogte rond de aarde draait. Dat is grotendeels binnen het aardmagnetisch veld dat als schild werkt tegen radioactieve straling vanuit de ruimte.

Scott onderging tijdens dat jaar in de ruimte een stralingsbelasting van 146 milliSievert (mSv), ongeveer 50 keer zoveel als zijn op aarde achtergebleven broer. Tijdens een Marsreis van drie jaar, buiten aardse bescherming, kan die dosis oplopen tot 1.000 mSv.

Die 146 mSv veroorzaakte meetbare chromosoomschade van een type zoals die door ioniserende straling vanuit de ruimte wordt veroorzaakt. Het is onduidelijk hoe ongezond die schade is, maar vanwege de verhoogde kans op kanker vinden de onderzoekers dit een ‘hoog risico’.

Die tweelingbroers Scott en Mark zijn met een vrijwel identieke erfelijke code in hun DNA ter wereld gekomen, want ze zijn uit één bevruchte eicel ontstaan. Meteen na hun geboorte ontstonden er meer verschillen, bij iedere celdeling zijn er minimale DNA-veranderingen. Heftige ervaringen en contact met voedsel, fijnstof, radioactieve straling en gif veranderen bovendien de snelheid waarmee genen worden afgelezen. Dat zijn de verschillen in epigenetica. Beide broers waren 50 toen het experiment begon. Maar toch: meer gelijk dan eeneiige tweelingen kunnen mensen van 50 niet aan elkaar zijn.

Die astronautentweeling in dienst van de NASA was daardoor een bijzondere mogelijkheid om alle lichaamsprocessen die door een ruimtereis veranderen, al of niet blijvend, te onderzoeken. Een nieuwe tweelingstudie is „niet gepland en ook niet te verwachten”, schrijven de onderzoekers.

Omdat het maar om één tweeling gaat, met hun eigen typische familierisico’s en omdat ook die tweelingbroer al eerder een paar (kortere) ruimtereizen had gemaakt, vindt NASA dat dit onderzoek niet concluderend, maar ‘hypothesevormend’ is. Voor langere ruimtereizen zijn wellicht beschermende maatregelen nodig tegen de ioniserende straling vanuit de ruimte.

Hoewel broer Scott verre van dement is, maken de onderzoekers zich ongerust over mogelijke geheugenachteruitgang tijdens lange ruimtereizen „die gevolgen kan hebben voor het veilige verloop van een missie (bijvoorbeeld na landing op Mars). Automatisering van operationale handelingen op komende missies kan dit risico misschien verminderen”, aldus de onderzoekers.