Pesquisa visa perda de visão em astronautas durante longas missões espaciais

Em julho de 1969, Neil Armstrong se tornou o primeiro astronauta a pisar na lua. A missão Apollo 11 durou cerca de quatro dias. Agora, mais de 50 anos depois, os astronautas estão fazendo viagens muito mais longas ao espaço e olhando para o potencial de voos espaciais ainda mais longos que podem manter os astronautas no espaço por meses e anos a fio. Essa possibilidade traz um novo desafio físico para os astronautas: a perda de visão.

“Quando eles vão em longas missões no espaço que duram mais de seis meses, quase 70% dos astronautas têm algo chamado Síndrome Neuro-ocular Associada ao Voo Espacial”, disse Tasneem Sharma, Ph.D., professor assistente de oftalmologia na Indiana University School of Medicamento. “Na Terra, a gravidade está puxando o fluido espinhal cerebral para baixo do cérebro e atrás do olho. Mas em situações no espaço onde não há gravidade, isso não acontece. Há uma mudança de fluido e uma mudança na pressão desse fluido em o cérebro. À medida que os astronautas passam mais e mais tempo em microgravidade, esse fluido aumenta no cérebro e pode impactar seus olhos, mudando o foco do olho quando ocorre um achatamento na parte de trás do olho.

Sharma disse que quando essa mudança acontece, a visão dos astronautas também muda, fazendo com que precisem de óculos de leitura ou outras intervenções. Graças a uma doação em 2019 do programa Translational Research Institute for Space Health (TRISH) da NASA, Sharma desenvolveu uma maneira de testar diferentes mudanças de pressão na parte de trás do olho para estudar esses efeitos.

“Eu tenho um modelo de olho humano e uso olhos de doadores de pacientes humanos“, disse Sharma. “Nós o colocamos em um sistema e imitamos o aumento da pressão em diferentes regiões do olho e vemos o que acontece.”

Sharma estudou engenharia biomédica pela primeira vez na Universidade do Texas como estudante de graduação. Enquanto fazia um estágio em engenharia de tecidos da córnea, ela começou a aprender mais sobre a pesquisa ocular e finalmente decidiu fazer um doutorado. na Universidade do Norte do Texas. Ela se concentrou no glaucoma, uma condição em que o nervo que conecta o olho ao cérebro é danificado, causando cegueira.

“O olho faz parte do cérebro e compõe o sistema nervoso central”, disse Sharma. “Podemos fazer muitos testes com os olhos sem precisar injetar nada no cérebro. É toda uma área que nos permite a disponibilidade de tecido para fazer muitos outros experimentos únicos.”

Depois de obter seu Ph.D., Sharma completou programas de pós-doutorado na University of Iowa e na University of North Texas. Seu trabalho envolvia estudar os olhos de doadores, cortando o olho ao meio e mantendo a frente do olho viva para testar terapias de glaucoma. Então, Sharma teve uma nova ideia para manter o fundo do olho para outros estudos.

“Naquela época, ninguém tinha sido capaz de pegar uma retina humana e mantê-la viva por longos períodos, porque é um tecido que requer alta energia”, disse Sharma. “Não podíamos realmente testar nenhuma terapêutica ou fazer pesquisas de longo prazo sobre ela. Estávamos basicamente descartando a parte de trás do olho quando queríamos fazer um experimento na frente do olho. Então, desenhei um monte de diagramas e fiz um primo que era engenheiro mecânico na época me ajudou a fazer um projeto 3D para um sistema de perfusão pressurizada para manter essa parte do olho viva por mais tempo.”

Criar o modelo foi mais difícil do que Sharma esperava. A parte de trás do olho experimenta uma pressão diferente do que dentro do olho, manter duas câmaras de pressão foi difícil de recriar. Depois de centenas de tentativas de modelos durante cerca de um ano e meio, Sharma finalmente encontrou um que funcionava, chamado Translaminar Autonomous System.

“Eu estava tipo ok, isso é um modelo. Eu tenho. Agora, o que eu faço com isso?” Sharma disse. “Coloquei uma descrição do meu modelo em uma página da NASA que encontrei e, cerca de seis meses depois, recebi um telefonema da TRISH.”

O TRISH faz parte do Programa de Pesquisa Humana da NASA, focado em pesquisar e desenvolver novas abordagens para reduzir os riscos de missões de exploração espacial de longa duração, incluindo o Journey to Mars da NASA. Quando TRISH descobriu o modelo do olho humano de Sharma, eles perguntaram se ele poderia ser usado para estudar a Síndrome Neuroocular Associada ao Voo Espacial. Sharma acabou recebendo uma bolsa da TRISH para estudar a síndrome em 2019. Logo depois, ela se juntou ao corpo docente da IU School of Medicine e sua equipe publicaram os resultados de seus estudos em Natureza em outubro de 2022.

“Aqui na Terra, quando estou sentado, tenho uma pressão diferente em meu cérebro do que quando estou de pé ou deitado e dormindo”, disse Sharma. “Mas no espaço há microgravidade, que causa uma pressão constante que não muda com o tempo. Foi isso que tentamos imitar com o modelo e descobrimos que há mudanças degenerativas no olho com aquela pressão intracraniana leve e constante ao longo tempo. O nervo que liga o olho ao cérebro também muda de forma, e vimos que quanto mais mudamos o ângulo desse nervo, maior a degeneração no olho.”

Nos astronautas, Sharma disse que a NASA descobriu que muitos deles experimentam algum tipo de dobra coroidal, dobras retinianas e outros achados clínicos nos olhos, mas, na maioria das vezes, seus sintomas são leves.

“Se eles estão apenas na órbita baixa da Terra, ou na estação espacial internacional, esses efeitos não se tornam significativos até que os astronautas tenham uma missão maior que seis meses”, disse Sharma. “Mas então, se estamos falando de uma missão de longo prazo, mais de 6 meses, como as missões Artemis no superfície lunarou as missões de Marte, ter mudanças significativas na visão pode ser uma situação de missão crítica.”

Sharma está atualmente em processo de solicitação de uma nova concessão por meio da NASA para continuar a pesquisa, na esperança de se concentrar em testar outras situações que possam afetar os olhos dos astronautas, como diferentes suplementos ou antioxidantes podem ajudar. Ela poderia testar outras condições ambientais como alto dióxido de carbono e alto teor de sal no modelo. No futuro, existe até a possibilidade de fazer testes pré-clínicos para astronautas no futuro, como coletar amostras de sangue ou células antes e depois do voo para gerar células-tronco de astronautas e neurônios da retina para testar terapias ou suplementos específicos que possam funcionar especificamente para sua biologia.

“Usando células-troncoconseguimos criar neurônios da retina que poderíamos eventualmente colocar no olho humano e medir a função da retina e de outras partes”, disse Sharma.

Sua equipe também está colaborando com a Loma Linda University para estudos de radiação e a equipe lunar Zebro da Delft University of Technology, na Holanda, para enviar olhos de doadores à lua em um veículo lunar para estudar as mudanças no olho em várias partes da lua.

“Existem tantas áreas diferentes para olhar com esses experimentos”, disse Sharma. “A NASA quer idéias novas e frescas enquanto se concentra na exploração espacial de longo prazo. É um campo empolgante para se fazer parte.”