Viaggi spaziali: nuove prospettive per Lacticaseibacillus paracasei Shirota (LcS)

Una review pubblicata su Life analizza le principali implicazioni delle condizioni di microgravità sulla salute degli astronauti e indaga il possibile ruolo dei probiotici.

Sin dall’antichità, l’esplorazione dello spazio ha destato grande fascino e interesse per l’essere umano.

L’anno che diede il via alle missioni dell’uomo nello spazio fu il 1961 quando, grazie ai progressi scientifici e tecnologici, il cosmonauta Yuri Gagarin effettuò il primo giro ellittico intorno alla Terra.

Da allora, centinaia di astronauti hanno partecipato a missioni spaziali, che hanno consentito di raccogliere molteplici dati relativi agli effetti della microgravità sulla fisiologia dell’organismo umano, evidenziandone principalmente le conseguenze sulla perdita di massa muscolare e sulla riduzione della densità ossea.

Ma tali dati presentano un limite intrinseco: si riferiscono a missioni di “breve” durata, ovvero di un periodo massimo di sei mesi.

Tra il 2020 e il 2030, tuttavia, si assisterà ad una crescita esponenziale di missioni esplorative a lunghissimo raggio: basti pensare che lo “Human Research Program” della NASA contempla la realizzazione di viaggi, sulla Luna e su Marte, con una durata di ben tre anni.

A questo punto la domanda sorge spontanea.

A quali cambiamenti sarà sottoposto l’organismo umano durante simili viaggi e in ambienti così radicalmente diversi, rispetto a quello in cui si è adattato e abituato a vivere per milioni di anni?

Una parziale risposta deriva da alcuni studi preliminari; i primi risultati mostrano che durante i voli spaziali, di qualsiasi durata, gli astronauti sono sottoposti a condizioni sfidanti come ipergravità nelle fasi di lancio e atterraggio, microgravità per tutto il resto del viaggio, alte dosi di radiazioni e un continuo stress psicologico. Questi fattori determinano problematiche di salute come: condizioni di disbiosi intestinale, infezioni del tratto genitourinario, rash e ipersensibilità cutanea, eventi cardiovascolari, alterazioni nella risposta immunitaria.

A risentirne particolarmente è il microbiota intestinale, nasale e cutaneo. In particolare, si è osservata una riduzione dei batteri tipicamente benefici appartenenti ai generi Lattobacillus e Bifidobacterium, a vantaggio degli opportunisti come Escherichia coli, Clostridium sp., Staphylococcus aureus, Fusobacterium nucleatum e Pseudomonas aeruginosa.

Esiste quindi una prospettiva per i probiotici? Essi potrebbero rappresentare una possibile “contromisura” da adottare?

La ricerca in quest’ambito rappresenta davvero una nuova frontiera e ha ancora ampi margini di crescita.

Ed è proprio in questo contesto che si inserisce la collaborazione tra Yakult e l’Agenzia Spaziale Giapponese (JAXA), in essere dal 2014, con l’obiettivo di studiare l’effetto dei probiotici sul sistema immunitario umano e sul microbiota intestinale, nelle condizioni di microgravità della Stazione Spaziale Internazionale (ISS).

Una vera e propria sfida, che nel 2018 ha visto un importante traguardo: l’esclusivo probiotico Lacticaseibacillus paracasei Shirota (LcS) è volato nello spazio, in una forma liofilizzata (Probiotics Package), e ne è stata studiata la stabilità per un mese di conservazione sulla ISS.

Che cosa è successo? Lo studio, pubblicato su Scientific Reports, rivista affiliata a Nature, ha accertato che LcS mantiene le sue caratteristiche e proprietà probiotiche: il profilo genetico, la capacità di fermentazione dei carboidrati, la reattività all’anticorpo specifico per LcS e la capacità di induzione delle citochine nel campione di volo non differivano dai controlli rimasti a terra.

“Questo studio – scrivono gli autori – apre la prima porta per l’utilizzo nello spazio di microrganismi vivi come componenti di alimenti funzionali con proprietà benefiche.”

La ricerca continua; dopo questi risultati promettenti, JAXA sta approfondendo gli effetti dei probiotici nello spazio, con uno studio attualmente in corso sull’assunzione di LcS, per indagarne gli effetti sul microbiota intestinale e sulla funzione immunitaria negli astronauti.

Le conoscenze acquisite, grazie a questo progetto innovativo, potranno avere delle ricadute positive anche sull’avanzamento della medicina e della scienza della nutrizione per il mantenimento della salute nella popolazione generale.

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Bibliografia

• Akima et al. (2000). Effect of short-duration spaceflight on thigh and leg muscle volume. Med. Sci. Sports Exerc. 32, 1743-1747
• Smith et al. (2012). Benefits for bone from resistance exercise and nutrition in long-duration spaceflight: Evidence from biochemistry and densitometry. Bone Miner. Res. 27, 1896-1906
• Sakai et al. (2018). Probiotics into outer space: feasibility assessments of encapsulated freeze-dried probiotics during 1 month’s storage on the International Space Station. Nature Scientific Reports 2018; 8 – 10687
• Akiyama et al. (2020). How does spaceflight affect the acquired immune system? Microgravity 6: 14 (2020)
• Bharindwal et al. (2023). Prospective Use of Probiotics to Maintain Astronaut Health during Spaceflight. Life. 13(3), 727