Corazones lejanos. Dr. José Manuel Revuelta Catedrático de Cirugía. Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria

Foto: Paseo espacial (crédito: Getty Images)

"Para sobrevivir como especie, a la larga debemos viajar hacia las estrellas"

Cuando Stephen Hawking, uno de los astrofísicos más importantes de todos los tiempos, afirmaba que el futuro de la humanidad pasa por salir de nuestro deteriorado planeta, antes la investigación científica y técnica debe encontrar como proteger la salud de los astronautas en esos peligrosos viajes espaciales. El espacio exterior, aparentemente solitario y tranquilo, es un medio hostil para los seres humanos por la presencia de los rayos cósmicos y la ingravidez.

Rayos cósmicos

La denominada radiación cósmica está constituida por partículas subatómicas procedentes del espacio, cuya energía es muy elevada debido a su gran velocidad. En la actualidad, no existen evidencias científicas sobre el origen de estas peligrosas radiaciones, al parecer procedentes de las erupciones solares y ondas de choque de supernovas o estrellas binarias, aunque puede que estos fenómenos tan solo participen en la aceleración de estas partículas invisibles.

Los denominados rayos cósmicos solares (RCS) se originan en las erupciones y eyecciones de masa de la corona solar. Están formadas por protones acelerados por el sol a altas energías, así como de iones pesados, protones de baja energía y partículas de helio. Sabemos que la exposición prolongada a estos RCS produce un daño biológico irreversible.

Los rayos cósmicos galácticos (RCG) están constituidos por una mezcla de protones de alta energía (85%), iones de helio (14%) y otros metales de mayor carga y energía (iones HZE), desde el litio al hierro (1%), muy difíciles de proteger. Estos iones -átomos con carga eléctrica- interactúan con los órganos y tejidos del cuerpo de los astronautas y los materiales de las naves espaciales, creando un peligroso campo de partículas.

Recientemente, un grupo de científicos del Centro de Investigación Langley de la NASA han publicado, en la revista especializada PLOS Biology, que la exposición prolongada a los rayos cósmicos puede provocar daños en el sistema nervioso central, problemas de memoria, pérdida de atención, disminución del rendimiento intelectual e incluso pérdida de la conciencia. Otro estudio científico de la revista Science Advances confirma estos daños cerebrales permanentes en los viajes espaciales de larga duración, hallazgos inquietantes por sus graves consecuencias sobre la seguridad de los astronautas y repercusión sobre las actividades fundamentales de las misiones espaciales. Además, estos rayos cósmicos y otras radiaciones -rayos X, rayos gamma-, alteran los genes -mutaciones del ADN- y la bioquímica celular de los órganos y tejidos humanos.

Durante los futuros viajes tripulados a Marte, la exposición prolongada a la radiación cósmica mixta (solar y galáctica) puede causar una degeneración precoz de diversos tejidos

humanos, como cataratas o ceguera por daño en la retina, ocasionando disminución de la visión o ceguera en los astronautas, dejándolos indefensos en el espacio exterior.

Desde su puesta en marcha en noviembre de 1998, la Estación Espacial Internacional (EEI) ha constituido un excelente laboratorio de investigación, con el objetivo de descubrir los efectos de los rayos cósmicos y la ingravidez sobre el cuerpo humano tras largos periodos de exposición. La EEI está situada en una órbita baja alrededor de la Tierra a unos 420 km de altura, viajando a una velocidad de 27.600 km/h.

En la actualidad, se llevan a cabo determinados estudios clínicos en la EEI para analizar los efectos de estas radiaciones ionizantes. Aunque el número de astronautas estudiados es aún escaso, estas investigaciones tienen un gran valor para determinar los riesgos previsibles para la salud (cáncer, cataratas, cambios mentales, enfermedades neurológicas o cardiovasculares). Se estima que el riesgo de padecer algún tipo de cáncer, tras una misión a Marte, duplicaría las elevadas valoraciones previas. https://es.xcv.health_threat_from_cosmic_rays

Corazón entre las estrellas

La protección magnética de la Tierra representa un excelente escudo protector para la mayoría de estos rayos cósmicos, durante los viajes a la EEI, por estar situada en una órbita baja. Por ello, los estudios efectuados no permiten predecir el impacto real sobre el cuerpo humano de la exposición permanente a los rayos cósmicos solares y galácticos durante futuros largos viajes espaciales. Sin embargo, se conocen algunas alteraciones biológicas que la microgravedad o ingravidez causan en los astronautas. Según publica la prestigiosa revista Circulation, la ingravidez mantenida durante prolongados periodos modifica la estructura del corazón, provocando su progresiva retracción y atrofia miocárdica por destrucción celular.

En marzo de 2015, el astronauta norteamericano Scott Kelly comenzó una misión prolongada en la EEI, junto con el ruso Mikhail Kornienko, para determinar el impacto biológico, físico y psicológico de misiones espaciales de larga duración. Ese estudio de investigación incluyó a su hermano gemelo Mark, quien fue sometido a idénticos exámenes médicos, mientras permanecía en la Tierra. Tras 340 días consecutivos en el espacio, efectuaron 5.440 órbitas alrededor de la Tierra y 3 paseos espaciales fuera de la EEI, los investigadores esperaban que los ejercicios físicos diarios pudieran evitar cualquier daño en el corazón, pero los hallazgos clínicos demostraron lo contrario. Diversos estudios científicos han demostrado que los vuelos espaciales inducen determinados cambios fisiológicos en la función cardíaca, como la disminución de la frecuencia cardíaca y la presión arterial, e incremento del gasto cardíaco.

Las futuras misiones espaciales tripuladas a la Luna y Marte, con estancia prolongada en el espacio exterior, pueden afectar seriamente el funcionamiento del sistema cardiovascular; por ello, la principal preocupación de la NASA es que los astronautas puedan sufrir un infarto de miocardio, crisis hipertensiva o arritmia grave durante la misión espacial.

Foto: Cardiomiocitos tras un viaje espacial (crédito: Stem Cell Reports)

La gravedad de la Tierra es determinante para que el corazón humano mantenga su tamaño y función contráctil normales. Cuando el astronauta se expone a la ingravidez durante largos periodos de tiempo, el corazón va reduciendo su tamaño y sus células -cardiomiocitos- se debilitan y van muriendo. Mediante los controles rutinarios con tomografía computarizada (TAC) y resonancia magnética se ha comprobado una reducción considerable del tamaño del corazón de los astronautas por la atrofia masiva de los cardiomiocitos.

Un importante grupo de investigadores, dirigido por el cardiólogo Dr. Benjamín Levine de la Texas Southwestern University Medical Center (EEUU), ha demostrado la existencia de dicha reducción de la masa miocárdica y disminución del diámetro de los ventrículos cardiacos, que llevaría a un deterioro irreversible del corazón, ocasionando una seria insuficiencia cardiaca.

Diversos investigadores han detectado un incremento de las cifras de colesterol y depósitos patológicos de lípidos en las paredes internas de las arterias coronarias. Por ello, se está llevando a cabo un estudio clínico mediante la realización de coronariografía con tomografía computarizada, antes y después del vuelo espacial, con el objetivo de determinar los posibles cambios patológicos de las arterias coronarias debidos a la exposición prolongada a la microgravedad y a la dañina radiación cósmica.

Asimismo, se realizarán estudios de electrofisiología para descartar alteraciones del ritmo cardiaco, que podrían desencadenar una arritmia grave -fibrilación auricular, extrasistolia o fibrilación ventricular-, ya que las cavidades de entrada del corazón -aurículas- se dilatan en el espacio exterior, convirtiéndose en inductoras de arritmias. De hecho, una de las arritmias menos peligrosas, como la fibrilación auricular, puede causar cansancio, malestar general, disminución a la tolerancia al ejercicio y riesgo de accidentes cerebrovasculares (ictus).

La determinación de la evolución del tamaño de las cuatro cavidades cardiacas, mediante TAC y resonancia magnética, puede proporcionar una información valiosa acerca de la función contráctil del corazón en un grupo de 10 astronautas estudiados.

"Así estaremos listos para cuando vayamos a Marte", según el Dr. Levine. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.120.050418

En la actualidad, aún no se dispone de suficiente información científica sobre la influencia de la microgravedad en la función contráctil del corazón humano. Los cardiomiocitos muestran cambios de su función en el espacio, según la revista Stem Cell Reports. Estos investigadores de la Universidad de Stanford (EE.UU.) examinaron varios astronautas, durante un tiempo prolongado a bordo de la EEI, comprobando su función cardíaca a nivel celular y la expresión de sus genes. Los cardiomiocitos derivados de las células madre pluripotentes inducidos por humanos (hiPSC-CM), fueron enviados a la EEI, a bordo de una nave espacial SpaceX, como parte de una misión científica. Los resultados mostraron que 2.635 genes se expresaron de manera diferente en las muestras durante el vuelo espacial y posteriores controles en la Tierra. Pudieron observar que la microgravedad alteraba miles de genes de los astronautas, pero los patrones de expresión génica se normalizaron tras su regreso a la Tierra.

Nuestro estudio es novedoso por ser el primero en utilizar células madre pluripotentes inducidas para estudiar los efectos de los vuelos espaciales sobre la función cardíaca humana. La microgravedad es un entorno que no se comprende muy bien, en términos de su efecto general en el cuerpo humano. Estudios como este podrían ayudar a arrojar luz sobre cómo se comportan las células del cuerpo en el espacio, a medida que el mundo se embarca en misiones espaciales más largas, como ir a Marte , según Joseph C. Wu, de la Universidad de Stanford en Estados Unidos.

La vida en el Universo es un verdadero misterio, un libro cerrado que debemos seguir estudiando antes de emprender esos largos y peligrosos viajes, para poder preservar la integridad física y mental de los audaces viajeros a las estrellas.

Dr. José Manuel Revuelta

Catedrático de Cirugía. Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria

-Trabajo de investigación científica publicado en Cantabria Liberal y Andalucía Información-