Im Weltall verändert sich das orale Mikrobiom
Alle Proben zeigten vorübergehende Mikrobiom-Veränderungen, auffallend war dabei: Die Verschiebungen im oralen Mikrobiom waren längerfristig. So nahmen zum Beispiel plaque-assoziierte Bakterien (wie Fusobakterien) zu – korrelierend mit der Genexpression von Immunzellen.
Für die Studie wurden über sechs Monate hinweg zu acht Zeitpunkten (drei vor, zwei während und drei nach dem Weltraumaufenthalt) mehrere Proben von den einzelnen Besatzungsmitgliedern genommen. Während der dreitägigen Mission befanden sich die Probandinnen und Probanden auf 590 Kilometer Höhe in der Erdumlaufbahn. Es wurden Abstriche von der Umwelt, also der Raumfahrtkapsel, sowie Abstriche der Besatzung an acht Stellen der Haut, oral und nasal duchgeführt. Darüber hinaus wurden Stuhlproben sowie mononukleäre Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) entnommen.
Das orale Mikrobiom zeigte eine Umstrukturierung
Im Ergebnisse konnte man an allen Körperstellen vorübergehende Veränderungen beobachten, dabei waren die des oralen Mikrobioms waren 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].
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“.
Die Proben zeigten auch, 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 gingen dauerhaft und Veillonella spp einen vorübergehend zurück. Einzig bei Alloscardovia omnicolens konnte ein konstanter Anstieg beobachtet werden.
Die Forschenden stellten fest, 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.“
Ursache könnten stressbedingte Änderungen des Immunsystems sein
Während die Autoren vermuten, dass die ähnlichen Veränderungen des Haut-Mikrobioms der Probanden auf das Leben auf engem Raum zurückzuführen sein könnten, halten sie diese Erklärung für das orale Mikrobiom für weniger wahrscheinlich. Vielmehr könnte eine andere Ernährung oder Veränderungen des Immunsystems der Grund für die veränderte Genexpression des oralen Mikrobioms sein. Das Immunsystem ist während des Weltraumflugs unterdrückt – obgleich die dahinter liegenden Mechanismen nicht abschließend geklärt seien. Die Forschenden erklären, dass dies zu Entzündungen oder zur Reaktivierung latenter Infektionen führen könne. Hinzu kämen die Strahlung und die Stressfaktoren der Mikrogravitation. Alles zusammengenommen könne zu Veränderungen mikrobieller Gemeinschaften führen.
Tierney BT, Kim J, Overbey EG, et al. Longitudinal multi-omics analysis of host microbiome architecture and immune responses during short-term spaceflight. Nat Microbiol. 2024 Jul;9(7):1661-1675. doi: 10.1038/s41564-024-01635-8. Epub 2024 Jun 11. PMID: 38862604; PMCID: PMC11222149.
