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Viaggi spaziali possono fare danni al cervello: prolungata esposizione a radiazione cosmica accelera l'Alzheimer

Come se i viaggi nello spazio non fossero già abbastanza pieni di pericoli, un nuovo studio uscito il 30 Dicembre sulla rivista PLoS ONE dimostra che la radiazione cosmica - che bombarda gli astronauti in missione nello spazio profondo in posti come Marte - potrebbe accelerare l'insorgenza dell'Alzheimer.

"La radiazione cosmica galattica costituisce una grave minaccia per gli astronauti futuri", ha detto Kerry O'Bannion M., MD, Ph.D., professore del Medical Center (URMC), Dipartimento di Neurobiologia e Anatomia, dell'Università di Rochester e autore senior dello studio.


Rappresentazione artistica di una missione umana su Marte. (Credit: NASA/Pat Rawlings, SAIC)


"La possibilità che l'esposizione alle radiazioni nello spazio, possa dare origine a problemi di salute come il cancro è da tempo riconosciuto. Tuttavia, questo studio dimostra per la prima volta che l'esposizione a livelli di radiazione equivalenti a una missione su Marte potrebbe produrre problemi cognitivi e accelerare i cambiamenti nel cervello che sono associati all'Alzheimer".


Anche se lo spazio è pieno di radiazioni, il campo magnetico terrestre protegge il pianeta in generale e le persone in orbita bassa terrestre da queste particelle. Tuttavia, una volta che gli astronauti lasciano l'orbita, sono esposti a una pioggia costante di varie particelle radioattive. Con cautele appropriate, gli astronauti possono essere schermati dalle radiazioni pericolose associate alle eruzioni solari. Ma ci sono anche altre forme di radiazione cosmica che non possono essere bloccate efficacemente per tutti gli effetti.


Poiché questa radiazione esiste a bassi livelli, più un astronauta resta nello spazio profondo, maggiore è l'esposizione. Questa è una preoccupazione per la NASA visto che l'agenzia sta progettando missioni con equipaggio verso un asteroide lontano nel 2021, e verso Marte nel 2035. Il viaggio di andata e ritorno verso il pianeta rosso, in particolare, potrebbe richiedere fino a tre anni.


Da oltre 25 anni, la NASA finanzia la ricerca per determinare i rischi sanitari potenziali dei viaggi nello spazio, nel tentativo di sviluppare sia le contromisure, che determinare se i rischi autorizzino l'invio di uomini e donne in missioni spaziali prolungate nello spazio profondo. Da allora, diversi studi hanno dimostrato il potenziale impatto cancerogeno, cardiovascolare, e muscolo-scheletrico della radiazione cosmica galattica.


Lo studio pubblicato ora esamina per la prima volta il potenziale impatto delle radiazioni spaziali sulla neurodegenerazione, in particolare, sui processi biologici nel cervello che contribuiscono allo sviluppo dell'Alzheimer. O'Bannion - la cui ricerca si concentra sul modo in cui le radiazioni colpiscono il sistema nervoso centrale - e il suo team lavorano con la NASA da più di otto anni. I ricercatori hanno studiato l'impatto di una particolare forma di radiazione chiamata particelle ad alta massa e ad alta carica (HZE).


Queste particelle - sparate nello spazio a velocità molto elevata dalla forza delle stelle esplose - sono presenti in molte forme diverse. Per questo studio il ricercatore ha scelto le particelle di ferro. A differenza dei protoni di idrogeno, prodotti dalle eruzioni solari, la massa delle particelle HZE come il ferro, combinata con la velocità, consente loro di penetrare oggetti solidi come le pareti e l'involucro protettivo di un veicolo spaziale. "Poiché le particelle di ferro producono un impatto violento, è estremamente difficile da un punto di vista ingegneristico proteggersi da esse in modo efficace", ha detto O'Bannion. "Bisognerebbe inglobare un veicolo spaziale in un blocco di piombo o cemento spesso un metro e ottanta cm".


Una parte della ricerca è stata condotta al Laboratorio di Radiazione Spaziale della NASA al Brookhaven National Laboratory di Long Island. La NASA ha situato le sue operazioni di ricerca a Brookhaven per approfittare degli acceleratori di particelle del laboratorio, che - facendo collidere insieme la materia a velocità molto elevata - può riprodurre le particelle radioattive presenti nello spazio.


I ricercatori volevano capire in particolare se l'esposizione alle radiazioni abbia il potenziale di accelerare gli indicatori biologici e cognitivi dell'Alzheimer, in particolare nei soggetti che potrebbero essere predisposti a sviluppare la malattia. Per fare questo si è scelto di studiare l'impatto su modelli animali della malattia. Questi modelli particolari sono stati ampiamente studiati e gli scienziati conoscono la tempistica precisa di progressione della malattia nel tempo.


A Brookhaven, gli animali sono stati esposti a varie dosi di radiazioni, compresi livelli paragonabili a quello che gli astronauti subirebbero durante una missione su Marte. Tornati a Rochester, un team di ricercatori - tra cui Jonathan Cherry, studente laureato del URMC che è il primo autore dello studio - ha valutato l'impatto cognitivo e biologico dell'esposizione. I topi sono stati sottoposti una serie di esperimenti in cui dovevano ricordare oggetti o luoghi specifici. I ricercatori hanno osservato che i topi esposti alle radiazioni avevano molta più probabilità di fallire in questi compiti - indicando un danno neurologico - prima che appaiono questi sintomi di solito.


Il cervello dei topi mostra segni di alterazioni vascolari e un maggiore accumulo di amiloide-beta, le "placche" di proteine che si accumulano nel cervello, e che è uno dei tratti distintivi della malattia. "Questi risultati indicano chiaramente che l'esposizione alle radiazioni nello spazio è in grado di accelerare lo sviluppo dell'Alzheimer", ha detto O'Bannion. "Questo è un fattore ulteriore che la NASA, che è chiaramente preoccupata per i rischi alla salute degli astronauti, dovrà tenere in considerazione quando programma missioni future".


Altri co-autori sono Jacqueline Williams, Ph.D., e John Olschowka, Ph.D., del URMC e Bin Liu, Ph.D., Jeffrey Frost, e Cynthia Lemere, Ph.D. della Harvard Medical School. Lo studio è stato finanziato dalla NASA.

 

 

 

 

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Fonte: Materiale del University of Rochester Medical Center.

Riferimento:
Jonathan D. Cherry, Bin Liu, Jeffrey L. Frost, Cynthia A. Lemere, Jacqueline P. Williams, John A. Olschowka, M. Kerry O'Banion. Galactic Cosmic Radiation Leads to Cognitive Impairment and Increased Aβ Plaque Accumulation in a Mouse Model of Alzheimer's Disease. PLoS ONE, 2012; 7 (12): e53275 DOI: 10.1371/journal.pone.0053275.

Pubblicato in ScienceDaily il 31 Dicembre 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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