Im Orbit verändert sich das orale Mikrobiom

Für die Studie wurden zu acht Zeitpunkten (drei vor, zwei während und drei nach dem Weltraumaufenthalt) über sechs Monate hinweg mehrere Proben von den Besatzungsmitgliedern genommen. Es wurden Abstriche von der Umwelt (der Raumfahrtkapsel) sowie Abstriche der Besatzung an acht Stellen der Haut, oral und nasal durchgeführt. Darüber hinaus wurden Stuhlproben sowie mononukleäre Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) entnommen.

Alle Proben zeigten vorübergehende Mikrobiom-Veränderungen, auffallend dabei: Die Verschiebungen im oralen Mikrobiom waren längerfristig. So nahmen zum Beispiel Plaque-assoziierte Bakterien (wie Fusobakterien) zu – korrelierend mit der Genexpression von Immunzellen.

Im Ergebnis konnte man an allen Körperstellen vorüber­gehende Veränderungen beobachten, dabei waren die des oralen Mikrobioms im Vergleich zur denen der Haut deutlich ausgeprägter. „Das orale Mikrobiom zeigte eine Umstrukturierung sowohl der relativen Abundanz als auch der bakteriellen Genexpression; 161 bakterielle und virale Taxonomien nahmen vorübergehend zu, 173 nahmen vorübergehend ab, 62 nahmen persistent zu und 12 nahmen persistent ab“ [Tierney et al., 2024].

So zeigten die Proben, dass verschiedene Fusobacteria, unter anderem Fusobacterium hwasookii, Fusobacterium nucleatum und Leptotrichia hofstadii beim beziehungsweise nach dem Weltraumflug zunahmen – ebenso synergistisch aggregierende Spezies wie Streptococcus gordonii A., mehrere Campylobacter und Actinomyces oris. Streptococcus oralis spp. und Lachnoanaerobaculum gingivalis dagegen gingen dauerhaft, Veillonella spp vorübergehend zurück. Einzig bei Alloscardovia omnicolens konnte ein konstanter Anstieg beobachtet werden.

Die Forschenden stellten allerdings fest, dass eine Zunahme der Genexpression nicht zwangsläufig eine ähnliche Zunahme der DNA-Häufigkeit bedeutete. Dies wurde im oralen Mikrobiom besonders deutlich, denn hier gab es „fast keine Überschneidungen zwischen den Organismen […], die sich in Bezug auf die relative Häufigkeit veränderten, und denen, die sich in Bezug auf die Genexpression veränderten“.

Gleichzeitig fanden die Forschenden heraus, dass „die Gen­expression von Pathobionten mit der Genexpression von Immunzellen verbunden“ war. So wies „Streptococcus pneomoniae A […] die größte Anzahl von Genen auf, die mit ihm assoziiert waren; 30/32 Gene wurden in natürlichen Killerzellen gefunden. Streptoccocus gordonii A, der nach dem Flug anhaltend vermehrt auftrat, war mit vielen verschiedenen Immunzellsubtypen assoziiert (N = 32 Gene), darunter CD4-T-Zellen, CD14-Monozyten, CD16-Monozyten und dendritische Zellen.“

Während die Autoren vermuten, dass die (ähnlichen) Veränderungen des Haut-Mikrobioms auf das Leben auf engem Raum zurückzuführen sein könnten, halten sie diese Erklärung beim oralen Mikrobiom für weniger wahrscheinlich. Vielmehr könnten eine andere Ernährung oder Veränderungen des Immunsystems der Grund für die veränderte Genexpression des oralen Mikrobioms sein. So sei das Immunsystem während des Weltraumflugs unterdrückt – wenngleich die dahinter liegenden Mechanismen nicht abschließend verstanden seien. Dies könne aber, erklären die Forschenden, zu Entzündungen oder zur Reaktivierung latenter Infektionen führen. Hinzu kämen die Strahlung und die Stressfaktoren der Mikrogravitation. Alles zusammengenommen führe wahrscheinlich zu diesen Veränderungen mikrobieller Gemeinschaften.