21 oktober 2018

Mogelijk nieuw middel gevonden tegen negatieve effecten van kosmische straling

Dr. Susanna Rosi van de Universiteit van Californië, San Francisco  heeft met haar team onderzoek gedaan naar het schadelijk effect van  kosmische straling op muizen. Het project, gefinancierd door NASA, werd uitgevoerd in het NASA Scientific Radiation Lab te Brookhaven (NY). De behandeling  met een nieuw middel genaamd PLX 5622 bleek effectief te  zijn tegen  beschadiging van de hersenen als gevolg van kosmische straling.

Hersenbeschadiging ten gevolge van kosmische straling vormt een groot probleem voor bemande ruimtereizen. Er is nu een nieuw middel ontwikkelt door een team neurowetenschappers o.l.v. Susanna Rosi. Volgens de onderzoekers is het mogelijk het eerste effectieve middel m.b.t. hersenbeschadiging als gevolg van kosmische straling. Het artikel is onlangs op 18 mei j.l. (n.2) verschenen in het Scientific Reports wetenschappelijk tijdschrift.

GCR’s en NASA onderzoek

Het toegenomen risico op kanker t.g.v. kosmische straling  is een onderwerp van groot debat onder missieplanners voor met name bemande ruimtereizen. Voorbij het aards magnetisch veld, ook wel Beyond Earth Orbit, BEO genoemd,  worden astronauten blootgesteld aan hoge doses kosmische straling wat een verhoogd risico op kanker met zich meebrengt. Hoewel het ISS bijvoorbeeld net binnen het beschermende magnetische veld van de aarde zit, ontvangen astronauten al meer dan tien keer de dosis straling dan ze op aarde zouden ontvangen. Buiten het magnetisch veld bevinden zich o.a. de Galactic Cosmic Rays  (GCR’s), Solar Particle Events (SPE’s) en de Van Allen Belts, die hoge doses kosmische straling bevatten. NASA werkt al decennia lang intensief aan een uitgebreid medisch en technologisch programma waarin medicatie, voeding, stralingsprotectie m.b.v. materialen onderzocht en getest worden voor de (on)bemande ruimtevaart om mens en machine te beschermen deze tegen straling.  De grootste bedreiging komt van de GCR’s, dit zijn de kernen van zware atomen die met hoge snelheid door de ruimte schieten. De deeltjes kunnen de meeste materialen doordringen, inclusief menselijk weefsel.   Bevindingen tonen dat het grootste deel van de kosmische straling, bijna 95 %, afkomstig is van GCR’s.  Deze hoge snelheidsdeeltjes scheuren door DNA-moleculen, splijten ze of beschadigen de instructies die op het DNA zijn gecodeerd voor celreproductie. Het beschadigde DNA kan leiden tot kanker of andere ziekten. Stralingsblootstelling kan acuut zijn (een hoge dosis in een korte tijdsperiode) of chronisch (lage stralingsniveaus gedurende een lange tijd). Het magnetische veld gegenereerd door elektrische stromen in de vloeibare ijzeren kern van de aarde strekt zich ver in de ruimte uit en beschermt de planeet van 99,9 procent van schadelijke straling. De atmosfeer van de aarde biedt extra bescherming, gelijk aan een plaat metaal van ongeveer 1 meter dik. Voor mensen buiten de bescherming van het magnetisch veld van de aarde, wordt ruimtestraling een groot gevaar. Een instrument aan boord van de Curiosity Mars rover tijdens zijn 253- daagse reis door het zonnestelsel onthulde dat de stralingsdosis waar een astronaut op zelfs de kortste Aarde-Mars-rondreis aan blootgesteld zou worden  ongeveer 0,66 Sievert zou zijn. Deze hoeveelheid staat gelijk aan  het ontvangen van een CT-scan van het gehele lichaam om de vijf of zes dagen. Een dosis van 1 Sievert houdt verband  met een toename van 5,5 procent van het risico op dodelijke kankers. De normale dagelijkse stralingsdosis die de gemiddelde persoon op aarde ontvangt, is 10 microsievert (0,00001 Sievert). De maan heeft geen atmosfeer en een zeer zwak magnetisch veld. Astronauten zouden bijvoorbeeld door hun habitat ondergronds te bouwen bescherming krijgen. Mars heeft geen globaal magnetisch veld. Deeltjes van de zon hebben de  atmosfeer van Mars  grotendeels gestript, wat resulteert in een zeer slechte bescherming tegen straling aan de oppervlakte (n.1).

Reactieve microglia, rood, in de hippocampus van een bestraalde muis. De blauwe vlekjes zijn celkernen voor anatomische referentie.  Rosi lab / UCSF

PLX 5622, Plexxikon Inc. Berkely

Dr. Susanna Rosi, directeur van het ‘Brain and Spinal Injury Center’ aan de Universiteit van Californië, San Francisco  doet onderzoek naar neurocognitieve aandoeningen (d.w.z. met betrekking tot cognitieve, het denk proces betreffend, functies die gekoppeld zijn aan een bepaald gebied binnen de hersenen). Dit specifieke hersenonderzoek, ‘Temporary microglia depletion after cosmic radiation modifies phagocytic activity and prevents cognitive deficits’, dat vier jaar in beslag nam en een nieuw middel getest heeft tegen hersenbeschadiging t.g.v. kosmische straling, is door NASA gefinancierd en uitgevoerd aan het enige laboratorium in de VS waar dit soort experimenten plaats kunnen vinden, het NASA Scientific Radiation Lab in Brookhaven (NY). Geheugenproblemen en onrust zijn o.a. symptomen die voorkomen bij muizen die blootgesteld werden aan gesimuleerde kosmische straling. Rosi linkte deze symptomen aan de activatie van zogeheten ‘microglia’ cellen – deze maken deel uit van het hersen immuun-systeem. Geactiveerde microglia leiden tot hersen ontstekingen die veel overeenkomsten vertonen met neurodegeneratieve aandoeningen als Alzheimer. Ook schakelen ze de ‘synapsen’, een soort uitlopers of tentakels van neuronen die de informatie overdracht verzorgen tussen de hersencellen, uit.

Bij het onderzoek  vertoonden de bestraalde dieren, zij werden 1 dag blootgesteld aan de straling en een deel werd daarna behandeld voor 15 dagen met het nieuwe middel PLX5622, net als de onbestraalde muizen aanvankelijk geen cognitieve gebreken, maar na drie maanden begonnen ze tekenen van geheugenstoornis te vertonen. Normaal gesproken, wanneer onderzoekers muizen in een kamer plaatsen met een bekend en onbekend object, besteden de dieren meer tijd aan het verkennen van het nieuwe object. Maar muizen die drie maanden eerder waren blootgesteld aan kosmische straling, verkenden de twee objecten evenveel – vermoedelijk omdat ze zich niet herinnerden dat ze de dag ervoor een van de objecten hadden gezien. De muizen die behandeld waren met het middel  PLX5622  na  de blootstelling aan straling stortten zich  op dezelfde manier op de geheugentaak als de gezonde muizen.  De wetenschappers  onderzochten de hersenen van de dieren en toonden dat terwijl de hersenen van de onbehandelde bestraalde muizen vol waren met geactiveerde microglia en aanzienlijke aantallen synapsen hadden verloren, de hersenen van de behandelde muizen er net zo normaal uitzagen als van  onbestraalde muizen. De auteurs veronderstellen dat door het brein te dwingen  aan bestraling blootgestelde microglia te vervangen door nieuwe, gezonde microglia, het medicijn ervoor had gezorgd dat de dieren de cognitieve gevolgen van straling konden te niet doen.

PLX5622   wordt ook al in klinische studies voor meerdere vormen van kanker getest, o.a.  om cognitieve stoornissen na kankerbestralingstherapie te voorkomen, of in leeftijdsgerelateerde cognitieve stoornissen – die ook  gekoppeld zijn aan door microglia aangestuurde hersenontsteking.  “NASA is erg geïnteresseerd in het vinden van manieren om zowel de veiligheid van astronauten als het succes van missies te waarborgen tijdens ruimtereizen”, zo stelt co-auteur Karen Krukowski,  postdoctoraal onderzoekster in het laboratorium van Rosi. “Maar astronauten zijn een kleine populatie – het is spannend dat deze bevindingen mogelijk kunnen helpen om ook andere vormen van cognitieve stoornissen te voorkomen.” Bronnen; ScienceDaily, To Mars and Beyond,Fast, blz.172 – 175 Google Books,  Space.com


N.1
https://www.space.com/21353-space-radiation-mars-mission-threat.html
N.2
  Scientific Reports, 2018; 8 (1) DOI: 10.1038/s41598-018-26039-7

 

 

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.