בדם האסטרונאוטים נמצאה עלייה בחומרים המעידים על תסיסת חלבונים בידי חיידקי המעי. החוקרים חושדים שהמעבר האטי יותר של מזון במעי בתנאי מיקרו־כבידה עשוי להסביר את התופעה — אך זמן המעבר והעצירות עצמם לא נמדדו במחקר
עֲצִירוּת היא תלונה מוכרת בקרב אסטרונאוטים, אך הסיבות לה אינן מובנות במלואן. מחקר שנערך בשיתוף אוניברסיטת קופנהגן ונאס״א מצא בדם אסטרונאוטים שינויים המעידים על הגברת תסיסת החלבונים בידי חיידקי המעי במהלך השהות בחלל.
החוקרים משערים כי מיקרו־כבידה מאטה את מעבר המזון במערכת העיכול. כאשר תכולת המעי נשארת בו זמן רב יותר, החיידקים מכלים חלק גדול יותר מהפחמימות והסיבים הזמינים להם ועוברים להשתמש בחומצות אמינו שמקורן בחלבונים. אולם המחקר לא מדד ישירות את זמן המעבר במעי, את הרכב אוכלוסיית החיידקים או את תדירות העצירות, ולכן המנגנון עדיין בגדר הסבר אפשרי.
המחקר פורסם בכתב העת Nature Communications.
488 דגימות דם ממשימות שנמשכו עד תשעה חודשים
החוקרים ניתחו 488 דגימות פלזמה שנאספו מ־52 אסטרונאוטים לפני טיסתם, במהלך שהותם בתחנת החלל הבינלאומית ולאחר שובם לכדור הארץ. המדגם כלל 41 גברים ו־11 נשים, שגילם הממוצע היה 48. המשימות התקיימו בשנים 2006–2018 ונמשכו בין חודשיים לתשעה חודשים.
באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית וספקטרומטריית מסות בחנו החוקרים מאות מולקולות קטנות בדם. תחום זה, המכונה מטבולומיקה, מאפשר לזהות שינויים בחילוף החומרים ובהשפעת התזונה וחיידקי המעי על הגוף.
כ־40 תרכובות בדם השתנו בעקבות הטיסה לחלל. השינויים הופיעו כבר זמן קצר לאחר השיגור, נותרו במהלך השהות בתחנת החלל ודעכו בתוך ימים אחדים מהנחיתה. החוקרים לא זיהו מגמה של התחזקות השינויים ככל שהמשימה התארכה.
חתימה כימית של פירוק חלבונים במעי
במהלך הטיסה עלו רמותיהם של כמה מטבוליטים הנוצרים בעקבות פירוק חומצות אמינו בידי חיידקים במעי הגס. בין החומרים שנמצאו היו p-cresol sulfate, phenylacetylglutamine ו־4-ethylphenol sulfate. חומרים נוספים הקשורים לתסיסת חלבונים, ובהם indoxyl sulfate ו־phenol sulfate, הציגו גם הם מגמת עלייה.
החיידקים מייצרים תחילה תרכובות מפירוק החלבונים. לאחר שהן נספגות למחזור הדם ומגיעות לכבד, הגוף משנה אותן ומייצר את המטבוליטים שנמדדו בפלזמה.
במקביל ירדה רמת הטירוזין, אחת מחומצות האמינו המשמשות חומר מוצא לחלק מן התהליך. עלייה נרשמה גם בחומצה פימלית, תרכובת שבמחקרים קודמים נקשרה למעבר אטי יותר של תוכן המעי.
לדברי החוקרים, השילוב בין השינויים מתאים לדפוס הצפוי כאשר זמן המעבר במעי מתארך וחיידקים עוברים מתסיסת פחמימות לתסיסה מוגברת של חלבונים.
מדוע זמן מעבר אטי משנה את פעילות החיידקים?
חיידקי המעי מעדיפים בדרך כלל להשתמש בפחמימות ובסיבים תזונתיים כמקור לאנרגיה. ככל שתכולת המעי מתקדמת לאטה, הפחמימות הזמינות לחיידקים הולכות ואוזלות. בשלב זה הם עוברים להשתמש בכמות גדולה יותר של חלבונים וחומצות אמינו.
תסיסת חלבונים אינה תהליך חריג והיא מתרחשת גם אצל אנשים על פני כדור הארץ. עם זאת, הגברה ממושכת שלה עלולה להביא לייצור תרכובות כגון אמוניה ומימן גופרתי, לצד המטבוליטים שנמצאו בדמם של האסטרונאוטים.
חלק מהתרכובות האלה נקשרו במחקרים אחרים לנזקים בריאותיים. Phenylacetylglutamine, למשל, נקשר להזדקנות תאים ולפגיעה אפשרית בתפקוד המיטוכונדריה. רמות גבוהות של indoxyl sulfate ושל p-cresol sulfate נקשרו לסיכון מוגבר אצל חולים שתפקוד הכליות שלהם כבר נפגע.
מחקרים בעכברים אף הצביעו על קשר אפשרי בין כמה מן המטבוליטים לבין שינוי בפעילות המוח ובהתנהגות דמוית חרדה. עם זאת, המחקר הנוכחי לא הראה שהמטבוליטים גרמו לנזק בריאותי, לפגיעה קוגניטיבית או לשינוי במצב הרוח של האסטרונאוטים.
לא רק מיקרו־כבידה: גם המזון בחלל השתנה
החוקרים מצאו גם סימנים לשינויים תזונתיים במהלך המשימות. רמות הקפאין ואחד מתוצרי הפירוק שלו ירדו, כנראה בשל צריכה נמוכה יותר של קפה או הבדלים בין הקפה בתחנת החלל לבין קפה מבושל על פני כדור הארץ.
נמצאו גם סימנים לירידה בצריכת דגים ושמנים מסוימים. בסך הכול, פחות משליש מהמטבוליטים שהשתנו נקשרו לתזונה. החוקרים סבורים אפוא שהבדלים בתפריט אינם מסבירים לבדם את העלייה בתוצרי תסיסת החלבונים.
למחקר אין קבוצת ביקורת מקבילה שנשארה על כדור הארץ בתנאי בידוד, תזונה ופעילות דומים. משום כך קשה להפריד לחלוטין בין השפעות המיקרו־כבידה לבין שינויי תזונה, לחץ, שינה, פעילות גופנית ושגרת החיים הייחודית בתחנת החלל.
סיבים ופרה־ביוטיקה במשימות ארוכות
החוקרים מציעים לבחון הגדלה של כמות הסיבים ושל פחמימות המותססות באטיות בתפריט האסטרונאוטים. חומרים אלה מגיעים למעי הגס ומשמשים מקור מזון לחיידקים, וכך עשויים להפחית את הצורך שלהם לפרק חלבונים.
אפשרויות נוספות כוללות תוספים פרה־ביוטיים או טיפולים המעודדים את תנועת המעי. עם זאת, המחקר לא בדק התערבות תזונתית או טיפולית, ולכן עדיין לא ידוע אילו צעדים יהיו יעילים ובטוחים בחלל.
השאלה נעשית חשובה במיוחד לקראת משימות ממושכות לירח ולמאדים. בתחנת החלל ניתן להחזיר אסטרונאוט חולה לכדור הארץ או לשלוח אספקה חדשה. במסע למאדים, שיימשך חודשים רבים לכל כיוון, יהיה צורך למנוע מראש שינויים מצטברים במערכת העיכול ובחילוף החומרים.
החוקרים מציינים כי הממצאים עשויים להיות רלוונטיים גם לאנשים המרותקים למיטה. גם אצלם חוסר תנועה ועצירות עלולים להאריך את זמן המעבר במעי ולהגביר תסיסת חלבונים, אך אפשרות זו לא נבחנה במחקר הנוכחי.
עוד בנושא באתר הידען
שאלות ותשובות
מה מצאו החוקרים בדמם של האסטרונאוטים? נמצאה עלייה בכמה מטבוליטים הנוצרים כאשר חיידקי המעי מפרקים חלבונים וחומצות אמינו. השינויים הופיעו זמן קצר לאחר השיגור ודעכו לאחר החזרה לכדור הארץ.
האם המחקר הוכיח שמיקרו־כבידה גורמת לעצירות? לא. החוקרים לא מדדו ישירות את זמן המעבר במעי או את תדירות העצירות. הם מציעים שהאטת המעבר בתנאי מיקרו־כבידה היא הסבר אפשרי לדפוס המטבוליטים שנמצא.
האם תסיסת חלבונים מסוכנת? היא חלק רגיל מפעילות חיידקי המעי, אך הגברה ממושכת שלה עלולה להעלות את ייצורן של תרכובות שנקשרו במחקרים אחרים להשפעות בריאותיות שליליות. במחקר לא הוכח שנגרם נזק לאסטרונאוטים.
כיצד אפשר לצמצם את התופעה במשימות ממושכות? החוקרים מציעים לבדוק תוספת של סיבים, פחמימות המותססות באטיות ופרה־ביוטיקה, וכן אמצעים לקיצור זמן המעבר במעי. יעילותם של צעדים אלה בחלל עדיין דורשת מחקר.
מאמר מקורי: Longitudinal metabolomics profiles reveal increased gut microbial protein fermentation during Spaceflight, Nature Communications.
למאמר המדעי: פתיחת המאמר המדעי
