Een antioxidant-rijk dieet is mogelijk een belangrijke troef op weg naar langdurige, bemande ruimtemissies.

Al lange tijd is de mensheid geïntrigeerd door de nachtelijke hemel. De triljarden schitterende sterren en het mogelijk bestaan van exotische leefbare planeten spreken erg tot de verbeelding. Het dus is het niet heel verwonderlijk dat de mens, nu techniek grote sprongen maakt, steeds verder de ruimte in wil. Eén van de grootste uitdagingen voor toekomstige ruimtereizigers is echter schadelijke kosmische straling. Maar daar hebben Nederlandse onderzoekers mogelijk een verrassende oplossing voor.

Schadelijke kosmische straling
De ruimte is een behoorlijk onherbergzame en levensvijandige plek. Dat komt omdat de mens buiten onze aarde niet meer wordt beschermd tegen gevaarlijke ruimtestraling. De magnetosfeer en atmosfeer van de aarde vormen een soort natuurlijke paraplu, die ons hiertegen beschermt. Maar in de interplanetaire ruimte ontbreekt dit schild. En die kosmische straling is schadelijk voor het menselijk lichaam. Het beschadigt eiwitten en DNA en is één van de belangrijkste redenen waarom we nog niemand naar Mars of verder hebben kunnen sturen.

Meer over kosmische straling
‘Kosmische straling’ (ook wel ‘kosmische stralen’ genoemd), bestaat eigenlijk vooral uit ‘kosmische deeltjes’. De oorsprong van deze deeltjes is (op volgorde van hoeveelheid energie): de zonnewind, andere sterren binnen onze Melkweg, supernova’s, of zelfs andere sterrenstelsels. Op aarde hebben we twee belangrijke schilden die ons afschermen van buitenaardse deeltjes. Allereerst hebben we een magnetisch veld dat deeltjes kan vangen. Er zijn echter ook deeltjes die door het aardmagnetisch veld heen komen. Deze krijgen dan te maken met het tweede schild: onze atmosfeer. Dit is een soort kogelwerend vest, dat de klap kan opvangen van hoog-energetische deeltjes. Als gevolg van deze botsingen tussen kosmische deeltjes en de aardatmosfeer, ontstaat er een deeltjeslawine van onder andere deeltjes met een veel lagere energie. Die kunnen ons wel bereiken op het aardoppervlak, maar zijn niet schadelijk voor mensen.

Deze kwesties inspireerden onderzoekers om in kaart te brengen wat we nu eigenlijk weten over de schadelijke effecten van ruimtestraling. “Als we mensen over lange afstanden door de ruimte willen laten reizen, moeten we de impact van de door de ruimte veroorzaakte ziektes begrijpen en hoe we ons lichaam daartegen kunnen beschermen,” zegt Jesper Hjortnaes, verbonden aan het Leids Universitair Medisch Centrum. Hjortnaes en zijn collega’s richten zich daarbij op een specifiek aspect van ruimtestraling, namelijk de cardiovasculaire effecten ervan.

Cardiovasculaire effecten
Het zal je misschien verrassen, maar afgezien van de ziektes die we doorgaans associëren met gevaarlijke straling – denk aan kanker – kan het ook ernstige gevolgen hebben voor het cardiovasculaire systeem. En zoals je je kunt voorstellen, zou het voor bemanningsleden op lange ruimtemissies erg akelig zijn om hart- en vaatziekten onder de leden te hebben. Daarom is het belangrijk om vast te stellen wat precies de risico’s zijn én hoe ze kunnen worden verkleind. “De kennis die we nu hebben over de schadelijke effecten van kosmische straling op hart en vaten komen vooral uit dierstudies,” vertelt onderzoeker Manon Meerman in een interview met Scientias.nl. “Deze studies laten zien dat blootstelling aan dit type straling leidt tot verbindweefselling (fibrose) in de hartspier, waardoor deze stijf en minder functioneel wordt. Fibrose van de hartspier is een belangrijk kenmerk van hartfalen, een ziektebeeld waarbij het hart onvoldoende bloed kan rondpompen doordat de kracht van het hart achteruitgaat. Dit is een ernstig ziektebeeld waar nog geen goede behandeling voor is: in het ziekenhuis kunnen we alleen de symptomen behandelen, maar er ontbreken nog therapieën tegen ontwikkeling of verergering ervan. Tevens zien we dat kosmische straling zorgt voor een versnelde ontwikkeling van aderverkalking (atherosclerose), de voornaamste oorzaak van hart- en herseninfarcten.”

Lange termijn
Kortom, blootstelling aan kosmische straling zou dus kunnen leiden tot hartfalen, beroertes of hartaanvallen. Al treden de genoemde effecten niet direct na blootstelling op. “De gedachte is dat straling het hart en de vaten aantast,” legt Meerman verder uit. “Hierdoor worden er processen in werking gezet die op langere termijn voor schade zorgen. Hoe groot de kans is dat een astronaut deze effecten ondervindt is nog lastig in te schatten wegens het gebrek aan onderzoek en het kleine aantal mensen dat daadwerkelijk naar de maan is geweest. Wel weten we dat kankerpatiënten die bestraald worden in de borstregio (bijvoorbeeld bij long- of borstkanker) een significant hoger risico hebben op ontwikkeling van diverse hart- en vaatziekten. De blootstelling aan kosmische straling, zoals bij astronauten het geval is, is nog schadelijker dan het type straling bij bestraling omdat de doses hoger en het type straling schadelijker (vooral penetrerender) is. Dat astronauten dus ook een verhoogd risico hebben op ontwikkeling van hart- en vaatziekten lijkt dus logisch, maar is nog lastig vast te stellen. Meer onderzoek moet ervoor gaan zorgen dat we duidelijker kunnen bepalen hoe groot dit risico is.”

Bescherming
Nu de gevaren in kaart zijn gebracht, besloten de onderzoekers tevens op zoek te gaan naar manieren om astronauten te beschermen. “Er bestaan meerdere invalshoeken om astronauten tegen kosmische straling te beschermen,” zegt Meerman. “Enerzijds kun je denken aan beschermende materialen, maar het blijkt dat dit in praktijk erg lastig is. Kosmische straling is van andere aard dan de straling op aarde en blijkt erg penetrant: tot nu toe zijn er nog geen materialen gevonden die een astronaut volledig kunnen afschermen van deze stralingsdeeltjes. Een andere invalshoek is het gebruik van medicatie of supplementen, zoals antioxidanten. Er wordt veel onderzoek gedaan naar bescherming tegen straling door gebruik van medicijnen of supplementen die schadelijke gevolgen van kosmische straling kunnen tegengaan, of juist de gevoeligheid van weefsels voor stralingsschade kunnen verminderen.”

Melk en bladspinazie
Wat met name interessant is, is dat een antioxidant-rijk dieet – dat onder andere bestaat uit zuivelproducten, groene groentes zoals bladspinazie en antioxidantsupplementen zoals vitamine C – astronauten mogelijk kan beschermen tegen de schadelijke reactieve zuurstofmoleculen die worden geproduceerd tijdens blootstelling aan straling. “Dit is een fenomeen wat we kennen uit stralingsonderzoek bij kankerpatiënten,” zegt Meerman. “Dat ditzelfde geldt voor de blootstelling aan kosmische straling ligt dus in de lijn der verwachting. Eén van de mechanismen waardoor (kosmische) straling schade in weefsels veroorzaakt, is door het vrijkomen van zogenaamde reactive oxygen species (ROS). Als er veel van deze ROS vrijkomen, kan dit leiden tot mutaties in het DNA. Antioxidanten kunnen een belangrijke rol spelen in het onschadelijk maken van deze ROS. Hierdoor is het interessant om te onderzoeken of antioxidanten een rol kunnen spelen in het beschermen van astronauten tegen de schadelijke effecten van straling. Tot nu toe is nog niet bekend hoe effectief dat is, vandaar dat het belangrijk is de rol van deze antioxidanten mee te nemen in toekomstige studies.”

Verkenning van de ruimte
Het zijn veelbelovende troeven om langdurige, bemande ruimtemissies waarheid te laten worden. Toch staat het onderzoek tot op heden nog in de kinderschoenen. Daarnaast is het nog maar net de vraag of we de mens ooit volledig veilig de ruimte in kunnen sturen. “Het veilig betreden van de ruimte zonder dat de schadelijke effecten van kosmische straling parten speelt, zou natuurlijk fantastisch zijn,” zegt Meerman. “Hiervoor zijn echter een hoop ontwikkelingen nodig. Ik denk dat we astronauten nooit helemaal kunnen beschermen, omdat de betrokken processen die in onze paper worden beschreven ook een belangrijke rol spelen in fysiologische, gezonde processen in het lichaam. De wetenschap heeft echter in het verleden resultaten geboekt die we nooit voor mogelijk hadden gehouden. Dat wij ooit als mens veilig de ruimte zullen betreden betwijfelen wij dan ook niet.”

Wel is er nog een lange weg te gaan. De studie benadrukt dan ook dat er nog veel werk te verzetten is. “Op dit moment is mijns inziens de belangrijkste volgende stap het verder ontrafelen van de verschillende mechanismen waarop kosmische straling zorgt voor schade,” stelt Meerman. “Meer kennis over de mechanismen zal leiden tot nieuwe aangrijpingspunten voor de ontwikkeling van medicamenten die hierop kunnen aangrijpen.” Maar de tijd dringt. Er liggen nu ondertussen al reële plannen om ruimtemissies uit te breiden. Binnenkort wil NASA bijvoorbeeld een tweede keer naar de Maan, maar er zijn ook steeds meer concrete plannen voor bemande missies naar Mars. “Dit leidt dan ook tot een volgend ethisch vraagstuk: is het verantwoord om deze ruimtemissies te ondernemen terwijl er nog zoveel is dat wij niet weten?” zegt Meerman. Dat zijn vragen waar meerdere knappe koppen over na zullen moeten denken. “In ieder geval stelt onze studie dat voor het uitbreiden van de ruimtemissies in de nabije toekomst, er meer onderzoek nodig is naar de effecten van kosmische straling op hart en vaten. Want alleen zo kunnen we onze astronauten hier beter tegen beschermen.”