Un estudio en ratones que viajaron al espacio demostró el profundo deterioro en sus huesos

Con casi 25 años de presencia humana ininterrumpida en el espacio, los científicos ahora tienen una mejor idea de por qué los astronautas sufren las consecuencias físicas de la falta de gravedad y la exposición a la radiación.

Un nuevo estudio realizado por expertos estadounidenses del Instituto de Ciencias Espaciales Blue Marble, dependiente de la NASA, se concentró en la pérdida de densidad ósea que puede ser irreversible en muchos casos. El estudio, que analizó la estructura ósea de ratones expuestos a 37 días en órbita, muestra que el deterioro es mucho más localizado de lo que se creía.

La investigación publicada en la revista científica PLOS-ONE demuestra que no todos los huesos sufren por igual. Mientras que los fémures de los ratones, especialmente en sus extremos, presentaron graves perforaciones y una pérdida significativa de la médula ósea esponjosa, las vértebras lumbares se mantuvieron sorprendentemente intactas.

Esto sugiere que los huesos diseñados para soportar peso en un entorno gravitacional, como ocurre en la Tierra, son particularmente vulnerables en microgravedad.

En contraste, las estructuras óseas que dependen más de la actividad muscular para mantenerse, como la columna, parecen resistir mejor los efectos del entorno espacial.

La hipótesis que guía el estudio es clara: la pérdida ósea observada se debe principalmente a la descarga mecánica que ocurre cuando los huesos dejan de recibir la presión constante del peso corporal.

“Nuestro estudio se centra específicamente en el fémur, debido a su importante función de soporte de peso en el ratón”, explicaron los investigadores. El hallazgo refuerza la idea de que, en ausencia de gravedad, los huesos largos pierden la razón de ser para su densidad y comienzan a deteriorarse rápidamente.

Pérdida de masa ósea en humanos

En el caso de los humanos, esta situación reviste una gravedad aún mayor. Cada mes, un astronauta pierde en promedio más del uno por ciento de su densidad ósea. Se trata de una velocidad diez veces superior a la de una persona con osteoporosis en la Tierra.

Aunque los astronautas adultos tienen un esqueleto completamente desarrollado, lo cual mitiga en parte las consecuencias, los efectos sobre huesos largos como el fémur representan un riesgo alto de fractura a mediano plazo.

La investigación va más allá al comparar a los ratones en el espacio con un grupo de control que permaneció en la Tierra. Los animales de este último grupo fueron sometidos a simulaciones de vuelo para igualar el estrés del despegue, pero no mostraron el mismo nivel de deterioro óseo. Incluso aquellos mantenidos en jaulas que limitaban su movimiento sufrieron pérdidas menores en comparación con sus pares espaciales. Esto indica que la falta de carga mecánica en condiciones de microgravedad es mucho más dañina que el simple sedentarismo terrestre.

Uno de los aspectos más llamativos del estudio es que las pérdidas no se atribuyen a la radiación espacial ni a factores sistémicos como la falta de luz solar. Según los datos recogidos, la dosis de radiación que recibieron los ratones fue mínima, mucho menor que la empleada en estudios simulados que relacionan la radiación con el deterioro óseo.

“Si la radiación espacial en la órbita terrestre baja u otros factores sistémicos fueran los principales causantes de la pérdida ósea durante los vuelos espaciales, esperaríamos cambios sistémicos en el sistema esquelético”, aclararon los investigadores.

En cambio, lo que se observó fue una pérdida de masa ósea específica en las zonas de carga. El deterioro del cuello femoral es un buen ejemplo. Aunque esta parte del hueso cuenta con una gruesa capa externa, mostró una pérdida significativa en su interior. La destrucción se inicia desde adentro, lo cual descarta el papel protector que podría haber tenido la corteza ósea frente a factores externos como la radiación. Este patrón de afectación puntual, y no sistémica, refuerza la hipótesis de la descarga mecánica como principal responsable.

Los investigadores también encontraron algo inesperado: en los ratones jóvenes, la osificación endocondral se aceleró. Esto significa que el proceso por el cual el cartílago se transforma en hueso se produjo antes de lo esperado.

Este efecto podría tener consecuencias graves para el desarrollo óseo en misiones de larga duración, especialmente si se trata de individuos que aún no han alcanzado la madurez esquelética.

“Identificamos el inicio temprano de la osificación secundaria de la placa epifisaria de la cabeza femoral como un nuevo efecto de descarga esquelética de los vuelos espaciales”, afirmaron los autores.

¿Qué significa esta pérdida localizada para los vuelos tripulados?

El hallazgo tiene implicaciones directas para el futuro de la exploración espacial. Si los huesos que sostienen el cuerpo en gravedad se deterioran de forma tan agresiva en microgravedad, será necesario diseñar nuevas formas de mantener la carga mecánica en órbita. Los sistemas actuales, como las cintas de correr con arneses o los dispositivos que simulan el levantamiento de pesas, cobran una importancia renovada. Las estrategias centradas en la dieta podrían no ser suficientes.

También se abre una nueva línea de investigación respecto a cómo se debería diseñar el entorno de vida en el espacio. En los controles terrestres, los ratones mantenidos en hábitats con mayor complejidad estructural —como superficies de malla tridimensional— conservaron o incluso ganaron masa ósea en comparación con los que vivían en jaulas estándar. Este tipo de hábitat podría obligar a los animales a realizar movimientos que distribuyan mejor el esfuerzo físico, protegiendo los huesos que normalmente soportarían peso.

Otro punto a considerar es la edad y el estado de maduración de los astronautas. En el caso de los ratones estudiados, se trataba de hembras jóvenes que se encontraban en las últimas etapas de desarrollo óseo. El entorno espacial no solo provocó pérdida de masa ósea sino también una detención del crecimiento, lo que plantea interrogantes sobre los efectos de largo plazo si misiones futuras incluyeran individuos jóvenes o si se desarrollaran generaciones enteras fuera del planeta.

¿Qué estrategias podrían mitigar los efectos de la microgravedad?

El estudio señala que es prioritario desarrollar contramedidas que mantengan la carga mecánica en los huesos aún en ausencia de gravedad. Además del ejercicio físico simulado, podría explorarse la creación de espacios habitables que imiten la tracción y la resistencia que normalmente proporcionaría el suelo terrestre.

Esto implicaría diseñar estaciones espaciales o cápsulas con elementos estructurales capaces de ofrecer fricción, resistencia o inestabilidad, estimulando así el uso constante de los músculos y huesos.

La pérdida de densidad ósea no solo representa un problema de salud individual, sino también un límite para la duración y frecuencia de las misiones tripuladas. La posibilidad de que el cuerpo humano no pueda recuperarse completamente de los efectos del espacio cambia la forma en que se planifican las estadías prolongadas en estaciones orbitales, misiones a Marte o colonias en la Luna.

Los resultados obtenidos en este experimento marcan un punto de partida para futuras investigaciones que permitan definir protocolos de cuidado físico en misiones de larga duración. El hecho de que la pérdida ósea no se deba a factores sistémicos, sino a una consecuencia directa de la falta de peso sobre las extremidades, acota las soluciones posibles. Esto, a su vez, vuelve más claro el objetivo: replicar en el espacio, de forma artificial, el tipo de esfuerzo que nuestro cuerpo realiza a diario en la Tierra.

Con estos datos, la comunidad científica podrá evaluar con mayor precisión las necesidades de entrenamiento, la configuración de los hábitats y los criterios de selección de tripulaciones. También se abre la puerta a explorar tecnologías que, hasta ahora, se consideraban secundarias.

La salud ósea se convierte en un pilar clave de la exploración humana del espacio. Y para preservarla, será necesario repensar cada paso, desde el diseño de una cápsula hasta la planificación de una caminata fuera de la estación.