Le condizioni estreme dello spazio possono aiutare a comprendere alcuni meccanismi dell’invecchiamento e a sviluppare nuove strategie per proteggere la salute delle persone fragili. È la prospettiva di due progetti del Policlinico di Milano, selezionati nell’ambito di call dell’Agenzia spaziale europea (ESA) e finanziati dall’Agenzia spaziale italiana (ASI) con complessivi 250 mila euro. Tra gli otto studi selezionati dall’ESA, sono gli unici due a coinvolgere un ospedale. Coordinati da Nicola Montano, direttore della Medicina interna, immunologia e allergologia del Policlinico e professore ordinario all’Università degli Studi di Milano, studiano gli effetti dell’allettamento prolungato e dell’isolamento. L’obiettivo è trasformare le conoscenze acquisite sugli astronauti in strumenti utili anche per i pazienti anziani e fragili.
La microgravità e il decondizionamento: che cosa accade al corpo
Studiare gli astronauti significa osservare fenomeni che, seppure in condizioni differenti, interessano anche i pazienti ospedalizzati. Il primo progetto riguarda il bed rest, un modello sperimentale nel quale volontari sani rimangono sdraiati con la testa inclinata di cinque gradi verso il basso rispetto ai piedi. «Lo spazio è un grande laboratorio in cui è possibile studiare l’invecchiamento in maniera accelerata», spiega Montano. «Questa situazione mima una riduzione della gravità e ci permette di studiare gli effetti della microgravità sull’uomo».
I dati analizzati provengono da diverse campagne sperimentali, nelle quali i partecipanti sono rimasti in questa posizione per periodi variabili, da cinque giorni fino a un massimo di 60 giorni. L’obiettivo è individuare le modificazioni fisiologiche che compaiono nel tempo e comprendere i meccanismi che le determinano.
Il parallelo con la medicina ospedaliera è immediato. «Quello che succede agli astronauti quando tornano dalle missioni spaziali è, per certi aspetti, esattamente ciò che accade a un paziente anziano ricoverato, per esempio, per una polmonite e costretto a letto per parecchi giorni». Alla ripresa della mobilità possono comparire ipotensione, tendenza allo svenimento e difficoltà nel recuperare la piena autonomia. È il cosiddetto decondizionamento cardiovascolare, che rende necessaria una fase di riabilitazione.
Lo spazio è un grande laboratorio in cui è possibile studiare l’invecchiamento in maniera accelerata
L’immobilità prolungata coinvolge anche muscoli e ossa. «Compare una vera e propria sarcopenia, cioè una riduzione della massa muscolare, mentre l’osso, non essendo più sottoposto a un carico, perde calcio». Fenomeni che ricordano quelli osservati nelle persone anziane e fragili, nelle quali la perdita di massa muscolare e la riduzione della densità ossea possono compromettere funzionalità e autonomia.
La rianalisi dei dati raccolti nell’arco di circa dodici anni punta a individuare correlazioni significative e a capire quali alterazioni compaiano per prime. «Questo ci mette nelle condizioni di poter immaginare delle contromisure», sottolinea il professore.
Dalle missioni spaziali alla riabilitazione
La medicina spaziale ha già prodotto ricadute concrete: infatti, fin dai primi voli, gli astronauti al rientro sulla Terra hanno manifestato sincopi e altri disturbi legati al decondizionamento dell’organismo. Lo studio di questi fenomeni ha contribuito allo sviluppo di contromisure successivamente impiegate anche in ambito clinico.
Montano ricorda, per esempio, i dispositivi pneumatici sviluppati per contrastare i problemi circolatori degli astronauti. «Questo tipo di pantalone pneumatico è stato poi adattato per essere utilizzato anche nei pazienti che hanno gravi ipotensioni ortostatiche», cioè una marcata riduzione della pressione arteriosa quando si passa alla posizione eretta.
Al rientro dallo spazio, gli astronauti soffrono di vari disturbi legati al decondizionamento dell’organismo, simili a quelli degli anziani fragili
È un esempio del trasferimento delle conoscenze dalla ricerca spaziale alla medicina quotidiana. Come sottolinea lo stesso Montano, «il rapporto è simile a quello tra Formula 1 e automobile: molte tecnologie vengono studiate inizialmente in condizioni estreme e trovano poi applicazione nella vita di tutti i giorni».
Cento giorni di isolamento per studiare lo stress
Il secondo progetto, denominato Isolation, affronta un’altra dimensione delle missioni spaziali di lunga durata: gli effetti del confinamento sulla salute fisica e mentale.
«Le principali fonti di stress psicofisico nello spazio sono tre: l’assenza di gravità, tutto ciò che deriva dall’isolamento e dal confinamento e le radiazioni spaziali», spiega Montano.
Per studiare gli effetti dell’isolamento è stata realizzata una sperimentazione presso una struttura dell’Agenzia spaziale tedesca, a Colonia. Il progetto SOLIS100 ha coinvolto sei giovani volontari sani, tre uomini e tre donne, selezionati tra persone che avevano presentato domanda per diventare astronauti. I partecipanti sono rimasti isolati per cento giorni, nell’ambito di una campagna che ha coinvolto diversi gruppi di ricerca europei.
«È fondamentale capire quando e come potrebbero svilupparsi conflitti e quando lo stress psicologico potrebbe trasformarsi in un problema fisiologico»
La sperimentazione riproduce alcune condizioni che potrebbero caratterizzare un viaggio verso Marte: spazi ristretti, routine rigide, risorse limitate e comunicazioni ridotte. «È fondamentale capire quando e come potrebbero svilupparsi conflitti e quando lo stress psicologico potrebbe trasformarsi in un problema fisiologico», osserva il professore. Le conseguenze possono interessare anche il sistema cardiovascolare e quello immunitario. Per tutelare i partecipanti, il protocollo prevedeva un monitoraggio continuo dei parametri fisici e l’osservazione visiva, con la possibilità di interrompere l’esperimento in caso di necessità. Una differenza sostanziale rispetto a una missione spaziale reale, nella quale l’interruzione del viaggio non è altrettanto semplice.
Cuore, vista, ossa e sistema immunitario sotto pressione
Gli effetti della microgravità interessano diversi apparati. La ridistribuzione dei liquidi corporei verso la parte superiore del corpo, definita fluid shift, può contribuire al decondizionamento cardiovascolare e alla comparsa di aritmie. Lo spostamento dei fluidi è inoltre associato alla sindrome neuro-oculare correlata ai voli spaziali, che può determinare alterazioni della vista.
Gli effetti della microgravità interessano diversi apparati
Un altro problema è il cosiddetto mal di spazio. «Il sistema vestibolare percepisce l’accelerazione gravitazionale, che invece non viene percepita nello stesso modo a livello visivo. Questa desincronizzazione tra gli stimoli sensoriali può provocare una vera e propria sindrome cinetosica», spiega Montano.
Muscoli e ossa risentono della riduzione del carico meccanico, senza un adeguato stimolo, la massa muscolare diminuisce e il tessuto osseo perde minerali, favorendo sarcopenia e osteoporosi. «La sarcopenia è un fattore di rischio indipendente di mortalità in molti pazienti anziani ed è associata a numerose patologie croniche». Comprendere come si sviluppi in tempi relativamente brevi può quindi offrire indicazioni utili anche per prevenire le complicanze dell’immobilità.
Il sonno e le difese immunitarie
Tra le criticità delle missioni prolungate c’è anche l’alterazione del ritmo sonno-veglia. Sulla Stazione spaziale internazionale, gli astronauti assistono a un’alba e a un tramonto ogni 90 minuti, perdendo il normale riferimento dell’alternanza tra luce e buio. Le routine quotidiane aiutano a mantenere una certa regolarità, ma non sempre sono sufficienti a evitare la riduzione del sonno.
Lo stress psicofisico e le radiazioni possono influenzare anche il sistema immunitario
«La deprivazione del sonno è un problema importante, perché i farmaci normalmente utilizzati, come le benzodiazepine e i farmaci Z, possono ridurre l’attenzione e le prestazioni cognitive. Un astronauta non può permetterselo», sottolinea il professore.
Lo stress psicofisico e le radiazioni possono influenzare anche il sistema immunitario, alterando la funzione dei linfociti e favorendo la riattivazione di virus latenti. Tra questi figurano alcuni herpesvirus e il virus di Epstein-Barr, che possono riattivarsi anche senza sintomi evidenti.
Un nuovo progetto per contrastare la deprivazione di sonno
I due studi sono entrati nella fase di analisi dei dati, un lavoro che, secondo le previsioni del ricercatore, richiederà ancora circa un anno. Nel frattempo, il gruppo ha ottenuto dall’Agenzia spaziale italiana un ulteriore finanziamento di 700 mila euro per studiare possibili contromisure agli effetti della privazione del sonno.
La sfida è trasformare ciò che si impara dagli astronauti in conoscenze e strumenti utili anche per i pazienti sulla Terra
La ricerca sarà condotta a terra su volontari sani, sottoposti a una limitazione del sonno per un periodo circoscritto. Saranno valutate le conseguenze sui sistemi immunitario, cardiovascolare e respiratorio, verificando l’efficacia di una possibile contromisura basata sulla stimolazione auricolare non invasiva del nervo vago. Il dispositivo è stato sviluppato e brevettato nell’ambito della ricerca condotta dal Policlinico di Milano e dall’Università degli Studi di Milano.
«L’idea è capire se questa stimolazione sia in grado di controbilanciare gli effetti negativi della privazione del sonno e possa, in futuro, essere utilizzata anche nelle missioni spaziali».
Il valore di queste ricerche va oltre la preparazione dei futuri viaggi nello spazio. Come sottolinea Fabio Blandini, direttore scientifico del Policlinico di Milano, «questi progetti dimostrano come competenze scientifiche e cliniche possano contribuire a una frontiera innovativa come la medicina spaziale, con un obiettivo molto concreto: trasformare le conoscenze acquisite in nuove opportunità per la salute delle persone».
La prospettiva è destinata ad assumere un peso crescente con l’evoluzione delle missioni umane e la possibilità di permanenze sempre più lunghe lontano dalla Terra. «La sfida è trasformare ciò che impariamo dagli astronauti in conoscenze e strumenti utili anche per i nostri pazienti», conclude Montano. Studiare oggi le reazioni dell’organismo e le possibili contromisure significa prepararsi alle missioni del futuro e, allo stesso tempo, migliorare la capacità di prevenire e affrontare alcune condizioni sulla Terra.
