¿Cómo reacciona el sistema inmunitario a la gravedad alterada?

Los viajes al espacio han puesto siempre a prueba el cuerpo humano por los efectos de las nuevas condiciones de gravedad alterada sobre los sistemas biológicos. Desde hace tiempo, se sabe que la exposición continuada a la microgravedad condiciona la fisiología humana y causa efectos que comprometen las funciones muscular, sensorial, endocrina y cardiovascular. Ahora bien, ¿es también arriesgado exponerse a la gravedad alterada en períodos cortos?

Ahora, un artículo publicado en la revista Acta Astronautica analiza los efectos que tiene sobre el sistema inmunitario humano la microgravedad generada a través de un vuelo parabólico. Después de una breve exposición a gravedad alterada, todo indica que no existen cambios significativos en la capacidad defensiva de las células sanguíneas en los voluntarios que participaron en el estudio. Además, el trabajo tampoco detectó evidencias de procesos de agregación de los eritrocitos —las células que transportan O2 y CO2 al sistema cardiovascular— después del vuelo parabólico.

El estudio lo ha coordinado Ginés Viscor, catedrático del Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona, y han participado los expertos Jordi Petriz, del Instituto de Investigación Germans Trias i Pujol (IGTP), y Antoni Pérez-Poch, de la Universidad Politécnica de Cataluña-BarcelonaTech (UPC) y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), entre otros autores. El trabajo tiene como primera autora a la investigadora Abril Gorgori-González (UB) y ha contado con el apoyo del Servicio Médico de la Oficina de Seguridad, Salud y Medio Ambiente (OSSMA) de la UB, el Aeroclub Barcelona-Sabadell y la empresa Thermo Fisher Scientific.

Vuelos parabólicos: un laboratorio de gravedad simulada

Los viajes espaciales son el escenario ideal para estudiar el efecto de la microgravedad sobre el cuerpo humano. Permiten estudiar las consecuencias de una exposición larga a la microgravedad en diferentes astronautas de forma simultánea, pero exigen un elevado coste en tiempo, financiación e infraestructuras. Sin salir de la atmósfera terrestre, también es posible recrear las condiciones de gravedad simulada en distintas plataformas. Por ejemplo, a través de vuelos parabólicos en aeronaves, que permiten estudiar el efecto de la microgravedad alterada a corto plazo —incluso algunos segundos— con un coste asumible.

«Las plataformas artificiales como vuelos parabólicos en aviones aportan resultados valiosos, pero más limitados, ya que solo permiten estudiar los efectos de la gravedad alterada a corto plazo (segundos o minutos). Por tanto, el perfil de cambios fisiológicos que se pueden recrear con vuelos parabólicos son cambios inmediatos y transitorios que genera la microgravedad sobre el cuerpo humano», indica Ginés Viscor, jefe del Grupo de Fisiología Adaptativa: Ejercicio, Hipoxia y Salud de la UB.

Durante la investigación, se realizó un vuelo parabólico de veinte minutos con la avioneta Mudry CAP10 —una aeronave acrobática de entrenamiento de dos asientos— durante los cuales se realizaron quince parábolas. «Cada parábola permite alcanzar un período de microgravedad durante aproximadamente ocho segundos, que va seguido y precedido por fases de hipergravedad de unos dos segundos», detalla el investigador Antoni Pérez-Poch, miembro del Departamento de Ciencias de la Computación y profesor de la Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE) de la UPC y el IEEC.

Estos vuelos parabólicos con avioneta acrobática —un método pionero en el mundo desarrollado en Cataluña— fueron operados por el Aeroclub Barcelona-Sabadell y son fruto de la investigación aeronáutica realizada en colaboración con la UPC. «Esta técnica innovadora tiene una buena relación de tiempo alcanzado de microgravedad en comparación con el coste de mantenimiento, que es muy favorable respecto al mayor uso de aviones, aunque también tiene algunas limitaciones (logísticas y de espacio). En el caso de los vuelos parabólicos con aviones más grandes, una operación más costosa que se utiliza desde el principio de la carrera espacial por parte de agencias como la NASA o la ESA (Agencia Espacial Europea), podían llegar a alcanzarse hasta a 25 segundos por parábola», señala Pérez-Poch.

La función inmunitaria bajo presión

Los efectos inmediatos de la microgravedad sobre el sistema sanguíneo derivan de la redistribución del volumen y del flujo sanguíneo y de los fluidos corporales hacia la parte superior del cuerpo. «Las adaptaciones cardiovasculares consisten en una respuesta cardiovascular alterada que causa anomalías en la orientación y el equilibrio corporal, una mala respuesta al estrés ortostático, la disminución de la función cardíaca y una inadecuada respuesta cardiovascular al ejercicio», indica Ginés Viscor.

Uno de los sistemas fisiológicos más vulnerables a cualquier cambio en las condiciones del entorno es el inmunitario, y esto se explica por su gran plasticidad y capacidad de respuesta frente a desajustes internos y externos. En la bibliografía científica, todavía no existen resultados concluyentes sobre la respuesta inmunológica a la exposición corta en vuelos con gravedad alterada, y en algunos casos las conclusiones son incluso contradictorias.

En este estudio, el equipo analizó la respuesta del sistema inmunitario a la breve exposición a la microgravedad a partir de varios parámetros: el recuento de eritrocitos y leucocitos, la concentración de hemoglobina, la capacidad fagocítica y el metabolismo oxidativo.

«Los resultados revelan que la exposición de muestras sanguíneas humanas a condiciones de gravedad alterada en vuelo parabólico no implicó efectos negativos en relación a las muestras que paralelamente quedaron en tierra durante el trabajo experimental. Tampoco se observan cambios significativos en el recuento de células de la sangre periférica», indica Jordi Petriz (IGTP).

«Excepto en el caso de los monocitos —un tipo de leucocitos— no se han observado diferencias significativas en la funcionalidad de las células inmunitarias ni en cuanto a su metabolismo oxidativo ni en cuanto a su capacidad fagocítica», subraya la investigadora Abril Gorgori-González (UB). «De manera hipotética, si hubiera cambios en la funcionalidad de los leucocitos al ser expuestos a una gravedad alterada, la función inmunitaria y de defensa frente a infecciones externas o procesos tumorales estaría también comprometida».

El equipo ha aplicado la técnica de la citometría de flujo con enfoque acústico con la mínima manipulación posible de las muestras sanguíneas de los voluntarios. Según los autores, la limitación muestral típica de los estudios con vuelos acrobáticos —con limitaciones logísticas— no permite extraer conclusiones generales. Por eso, ahora el objetivo es continuar la investigación sobre el sistema inmunológico humano con otras plataformas de simulación de la microgravedad para estudiar las alteraciones fisiológicas, evitar complicaciones y prever situaciones de riesgo.

Aviso para turistas espaciales

El turismo espacial es una actividad de gran interés económico para algunos sectores empresariales. Ahora bien, una de las principales diferencias entre los turistas espaciales y los astronautas es la preparación física y psicológica anterior al viaje.

«La gravedad alterada o la falta constante de gravedad es uno de los diversos cambios en el entorno al que se enfrentan estas personas que viajan al espacio. El cuerpo humano ha evolucionado bajo las condiciones de la gravedad de la Tierra y, por tanto, no está adaptado a la ausencia de esta fuerza de atracción. En los viajes espaciales, hay que tener en cuenta otros factores como la radiación ionizante, el ruido constante, el aislamiento, el confinamiento, la distorsión total de los ritmos circadiarios y la breve exposición a temperaturas extremas durante el retorno a la atmósfera», alertan a los expertos.

«También se han descrito afectaciones metabólicas y problemas de osteoporosis y oftalmológicos a largo plazo. Aunque no se ha estudiado el efecto de los viajes espaciales en personas no entrenadas para este tipo de actividades, es posible que todos los factores estresantes del entorno físico puedan afectar negativamente a la salud de los turistas espaciales. Por eso, por ahora se diseñan “visitas en el espacio exterior” que son de corta duración», concluye el equipo.