In sciencefiction is een vorm van kunstmatige winterslaap gesneden koek om de langdradige reisperiodes van planeet naar planeet te overbruggen. Gaan we dat ook in het echt meemaken?

Er zijn veel voordelen aan het voor langere tijd laten inslapen van astronauten. Zo zijn ze beter beschermd tegen kosmische straling, voorkomt het lichamelijke en psychologische problemen en is er minder tijd om ruzie te maken aan boord. Ook kunnen de ruimtereizigers efficiënt opeengestapeld worden, wat ruimte en gewicht bespaart in het toestel. Er wordt dus logischerwijs veel onderzoek gedaan naar een veilige manier om mensen in een zogenaamde torpor-toestand te brengen, om hen na bijvoorbeeld een half jaar, want zo lang duurt een bemande ruimtemissie naar Mars ongeveer, weer te laten ontwaken.

Doornroosje op ruimtemissie
Torpor (Latijn voor verlamming of bewegingloosheid) is een toestand van verminderde fysiologische activiteit: de lichaamstemperatuur gaat omlaag, de stofwisseling vermindert en lichaamsfuncties, zoals hartslag, ademhaling en zuurstofopname vertragen aanzienlijk. Op moleculair niveau gaat ook het tempo van de genactiviteit en de eiwitsynthese omlaag. Sommige zoogdieren en vogels kunnen al torpide worden en zijn dan volledig inactief en totaal verstijfd. Ze reageren nauwelijks meer op externe prikkels en besparen op deze manier energie. Dagelijkse torpor komt voor bij vogels, buideldieren en knaagdieren. Zomer- en winterslaap zijn vormen van langdurige torpor.

Een internationaal team van biofysici van het GSI Helmholtz-zentrum in Darmstadt heeft onderzoek gedaan naar weefselschade door kosmische straling bij ratten en gekeken of ratten die in een kunstmatige torpor werden gebracht, beter beschermd waren tegen kosmische straling. Dit bleek zo te zijn. De onderzoekers hebben goede aanwijzingen gevonden voor de mogelijke fysiologische voordelen van kunstmatige winterslaap. De resistentie tegen straling werd duidelijk groter tijdens de verdoofde toestand dus dat biedt mogelijkheden voor astronauten.

Ruimtestraling houdt ons tegen
Ruimtestraling is een van de belangrijkste gezondheidsrisico’s voor bemande ruimtemissies in ons zonnestelsel. De schadelijke effecten vormen een grote uitdaging, vooral voor toekomstige langdurige ruimtemissies. Een trip naar de maan is zo gedaan, maar wil je als mens naar Mars, dan ben je al een half jaar bezig. En dat is dan nog onze buurplaneet. Kosmische straling bestaat uit hoogenergetische geladen deeltjes, afkomstig uit verre sterrenstelsels. De energie van deze deeltjes is zo groot dat een gangbare beschermlaag rondom het ruimtevaartuig het gros ervan niet kan tegenhouden. De atmosfeer van de aarde houdt deze schadelijke deeltjes wel tegen. Hierdoor is de blootstelling in de ruimte meer dan tweehonderd keer zo groot als op aarde. Als een mens voor langere tijd wordt blootgesteld aan kosmische straling, dan loopt onder andere het risico op kanker aanzienlijk op.

“Onderzoek naar de effecten van torpor op kosmische stralingsresistentie is nieuw en veelbelovend. Onze resultaten geven aan dat synthetische verdoving een belangrijk hulpmiddel kan zijn om de stralingsprotectie in levende organismen tijdens langdurige ruimtemissies te verbeteren. Het zou dus een effectieve strategie kunnen zijn om mensen te beschermen terwijl ze het zonnestelsel verkennen”, zegt professor Marco Durante.

Torpor beschermt
Uit eerder onderzoek bleek al dat dieren die van nature in winterslaap zijn, in deze toestand beter beschermd zijn tegen straling. De Duitse studie is zo belangrijk, omdat het team erin is geslaagd om voor de eerste keer een dier (een rat), dat net als de mens van nature niet in torpor gaat, in een kunstmatige winterslaapachtige toestand te brengen. Zo konden de wetenschappers bewijzen dat ook de weefselcellen van ratten in torpor-toestand een hogere resistentie hadden tegen de hoogenergetische zware ionen. Oftewel: synthetische winterslaap heeft een beschermend effect bij een normaal gesproken dodelijke dosis straling en vermindert aantoonbaar de weefselschade.

Koud en zuurstofarm
Bovendien kon het team het onderliggende mechanisme blootleggen in de weefselcellen van ratten. Ze toonden aan dat een lagere zuurstofconcentratie in de weefsels (hypoxie) en een verminderd metabolisme bij lage temperatuur (hypothermie) twee belangrijke factoren zijn bij het voorkomen van celbeschadiging. Daarnaast hebben veranderingen in het metabolisme bij lage temperaturen ook invloed op het DNA-herstel.

Er is nog veel onderzoek nodig om het stralingsbeschermende effect van synthetische verdoving in organen te onderzoeken en beter te begrijpen. Momenteel is het technisch niet mogelijk om een mens op een veilige en gecontroleerde manier te laten overwinteren. Het onderzoek vordert echter gestaag. Het neuronale netwerk dat verantwoordelijk is voor torpor is pas net ontrafeld. De resultaten van dit onderzoek zijn een nieuwe stap in de goede richting.