Nel nostro paese oltre cinque milioni di persone soffrono di osteoporosi, una malattia che colpisce prevalentemente le donne ma anche gli uomini, seppure in una percentuale minore ed in età avanzata.

La perdita ossea espone a rischi di fratture con aggravi sui costi del sistema sanitario e impatti sulle politiche sociali, di assistenza oltre che ingenti investimenti nella ricerca farmacologica.

Un consistente contributo arriva dagli studi su venti roditori ospitati sulla Stazione Spaziale Internazionale ed esposti per lunghi e diversi  periodi in condizioni di microgravità.

Finanziata dal NIH- National Institute of Dental and Craniofacial Research, Massachusetts Life Science Center, e affidata al Forsyth Pilot Grant Program, la ricerca è stata pubblicata sulla rivista Cell Reports, dopo aver osservato le reazioni degli ospiti a quattro zampe a bordo della ISS.

Lo studio ha reso evidenti le modifiche di microbiomi intestinali osservate nel campione di roditori che potrebbero spiegare la perdita di materiale osseo in microgravità.

I ‘topolini’ che hanno trascorso un mese o più sulla Stazione Spaziale Internazionale avevano microbiomi alterati e più diversificati.  Le specie batteriche prodotte nello spazio potrebbero aver contribuito all’aumento della produzione di molecole note per influenzare il processo di rimodellamento osseo.

«Il microbioma intestinale monitora e reagisce costantemente, anche se esposti alla microgravità», afferma l’autore Wenyuan Shi, microbiologo del Forsyth Institute, «Non sappiamo se esiste un nesso causale tra i cambiamenti del microbioma e la perdita ossea osservata in condizioni di microgravità. Non sappiamo se si tratta semplicemente di una conseguenza o di una compensazione attiva da mitigare, ma i dati sono incoraggianti e aprono nuove strade per la ricerca», aggiunge Shi.

Nella ricerca medica è noto che le ossa non sono statiche e anche da adulti il materiale osseo viene costantemente aggiunto, rimosso e spostato in un processo chiamato rimodellamento osseo. Studi recenti hanno suggerito che i microbi intestinali potrebbero influire sul rimodellamento osseo attraverso vari meccanismi, comprese le interazioni con il sistema immunitario e ormonale. I microbi producono anche varie molecole a causa del loro stesso metabolismo e alcuni di questi metaboliti interagiscono indirettamente con le cellule responsabili del rimodellamento osseo.  

La condizione di microgravità potrebbe avere influenzato il microbioma per una serie di forze fisiche in gioco: «Microgravità e l’esposizione alle radiazioni cosmiche influenzano non solo le cellule batteriche ma anche le cellule umane.», afferma il primo autore e microbiologo Joseph K. Bedree, del Forsyth Institute. «Gli stessi sistemi biologici esposti alla microgravità – irregolarità del sistema immunitario, cambiamenti muscoloscheletrici, ritmo circadiano alterato, stress – si alterano e anche le comunità microbiche potrebbero potenzialmente essere interrotte» precisa Bedree.

Tornando ai roditori ‘spaziali’ e al fine di rispondere ad alcuni interrogativi sulla questione, i ricercatori hanno diviso le squadre dei mammiferi: dei venti che hanno composto il campione, dieci sono tornati dopo quattro settimane e mezzo mentre gli altri sono rimasti sulla ISS per nove settimane.

In aggiunta, e per avere un ulteriore termine di paragone, i ricercatori hanno tenuto sotto osservazione altri venti roditori che non hanno volato ma sono stati alloggiati in condizioni simili, anche se l’effetto della microgravità è minore sulla Terra.

I controlli sulle comunità microbiche per i diversi gruppi sono stati fatti prima del lancio, dopo il ritorno sulla Terra e alla fine dello studio. Sono stati altresì valutati i cambiamenti nei metaboliti sierici per i roditori spaziali, esposti alla microgravità per tutte le nove settimane sulla ISS.

Tornati vivi sulla Terra, primato della Nasa, è stato possibile osservare che una volta rientrati il loro microbioma si è riadattato modificandosi alla nuova condizione.

 Il confronto con la comunità terrestre ha fatto emergere che i microbiomi intestinali dei roditori spaziali erano diversi. Due tipi di batteri, le specie Lactobacillus e Dorea, erano molto più abbondanti nei roditori esposti alla microgravità e la loro abbondanza era ancora più elevata nei roditori che erano nello spazio per nove settimane rispetto a quelli rimasti solo quattro settimane e mezzo. Anche il metabolismo di questi due batteri potrebbe aver contribuito agli elevati metaboliti rilevati e associati all’esposizione alla microgravità.

Molteplici fattori intervengono per comprendere le ragioni di tali scostamenti: la microgravità potrebbe aver influenzato il cambiamento del microbioma dei roditori nello spazio che non erano in grado di impegnarsi nella coprofagia, un normale comportamento dei roditori per cui mangiano le proprie feci, reintroducendo microbi nell’intestino. I roditori con permanenza inferiore nello spazio hanno recuperato tempo nell’attività di coprofagia e questo probabilmente ha contribuito al recupero dei loro microbiomi.

Accertato che il microbioma cambia durante i viaggi nello spazio, resta ancora senza risposta la correlazione tra il microbioma e la densità ossea e sulla Terra, visti i numeri di ammalati di osteoporosi, ne avremmo davvero necessità.

In apertura: illustrazione di un roditore che indossa un casco spaziale. Crediti: Liana Aspetta