Wat is het effect van microzwaartekracht op veroudering en verouderen we langzamer in de ruimte?

Reizen naar de ruimte wordt iets van onze nabije toekomst, maar we weten nog niet wat er met ons lichaam gebeurt in de afwezigheid van zwaartekracht. Moeten we alle sciencefictionfilms geloven waarin mensen niet ouder worden in de ruimte of op andere planeten, of verouderen mensen eigenlijk sneller in de ruimte?

Is microzwaartekracht de ultieme anti-verouderingsoplossing, of zorgt het ervoor dat we sneller verouderen dan normaal? Blijf lezen om erachter te komen!

Wat is zwaartekracht?

We moeten eerst beter begrijpen wat zwaartekracht is om de effecten ervan op ons te kunnen onderzoeken. Zwaartekracht is de kracht waarmee een planeet of een soortgelijk hemellichaam objecten naar zijn centrum trekt. Het is de kracht die je terug naar de grond trekt wanneer je springt en die objecten laat vallen. Alles wat massa heeft, voelt ook de aantrekkingskracht van de zwaartekracht.¹

De zwaartekracht die je voelt, zal niet hetzelfde zijn op aarde, de maan of in de vrije ruimte. Dit komt doordat de zwaartekracht die een object (bijv. een planeet) op je uitoefent, afhankelijk is van de massa van dat object. Als je naar de maan zou gaan, die minder weegt dan de aarde, zou de zwaartekracht zwakker zijn. Daarom hebben zwarte gaten zo’n grote zwaartekracht – ze bevatten enorm veel massa op een klein oppervlak.

Wat is microzwaartekracht?

Microzwaartekracht daarentegen is een zeer zwakke vorm van zwaartekracht die meestal aanwezig is in een ruimtevaartuig dat in een baan om de aarde draait. Dit moet niet worden verward met gewichtloosheid, aangezien een kleine hoeveelheid zwaartekracht overal in de ruimte aanwezig is en echte gewichtloosheid eigenlijk niet bestaat.

In feite voelen astronauten aan boord van het internationale ruimtestation (ISS) nog steeds 90% van de zwaartekracht van de aarde en worden ze voortdurend naar de aarde getrokken. Echter, omdat alle objecten in het ruimtevaartuig tegelijkertijd naar de aarde vallen en er geen andere krachten aanwezig zijn, bevinden ze zich in een constante vrije val. Dit zorgt ervoor dat ze lijken te zweven, en voor sommigen lijkt het alsof ze zich in volledige gewichtloosheid bevinden, wat misleidend is.

Door deze omstandigheden kunnen we bestuderen wat er gebeurt met mensen bij een zwaartekracht die lager is dan die van de aarde. Er zijn al veel studies gedaan naar de effecten van microzwaartekracht op het menselijk lichaam, voornamelijk dankzij de moedige astronauten die maanden of jaren aan boord van het ISS hebben doorgebracht.

Hadden deze astronauten meer of minder gezondheidsproblemen toen ze in de ruimte waren? En zorgde hun ruimtereis ervoor dat ze sneller of langzamer verouderden toen ze terugkeerden naar de aarde? Laten we de wetenschappelijke bevindingen onderzoeken.

De effecten van microzwaartekracht op het menselijk lichaam

Als je films zoals Interstellar of Planet of the Apes hebt gezien, herinner je je waarschijnlijk hoe bepaalde personages veel langzamer ouder werden in de ruimte of op andere planeten dan degenen die ze op aarde achterlieten. Het probleem is dat we daar nog niet zijn. Al onze huidige kennis over veroudering in de ruimte komt van het ISS, dat nog steeds een zeer vergelijkbare zwaartekracht heeft als de aarde.

Toch zijn we gelukkig in staat om veel verschillende experimenten in microzwaartekracht uit te voeren en zien we al significante veranderingen in de menselijke stofwisseling, zelfs bij slechts 90% van de zwaartekracht die we normaal voelen. Dit zijn enkele bevindingen over wat er met mensen gebeurt in microzwaartekracht²:

1. Verlies van spier- en botdichtheid – in microzwaartekracht verliezen astronauten aanzienlijk spier- en botdichtheid. Ze ervaren vaak vergelijkbare symptomen als sarcopenie en osteoporose, die vaker voorkomen bij oudere mensen. De reden hiervoor kan simpelweg zijn dat ze hun spieren minder gebruiken dan op aarde.
2. Veranderingen in het cardiovasculaire systeem – astronauten ervaren verschillende negatieve effecten van microzwaartekracht op hun hart en bloedvaten. Bloed en andere vloeistoffen verplaatsen zich naar het bovenlichaam vanwege het gebrek aan zwaartekracht. Het hart wordt ronder, en astronauten ervaren een vermindering in aerobe capaciteit. Deze veranderingen lijken op leeftijdsgebonden hartproblemen op aarde.
3. Microzwaartekracht verzwakt het immuunsysteem, waardoor astronauten vatbaarder worden voor infecties. Immuuncellen vertonen verminderde functionaliteit in de ruimte, en het resultaat kan vergelijkbaar zijn met de afname van het immuunsysteem bij oudere mensen.
4. Microzwaartekracht verlengt de telomeren, de beschermende uiteinden van onze chromosomen, terwijl normale veroudering ze juist korter maakt. Dit was vooral het geval bij immuuncellen zoals leukocyten. Helaas is dit geen goed nieuws, want dezelfde telomeren verkorten aanzienlijk zodra astronauten terugkeren naar de aarde.^3,4 Als we voor altijd in de ruimte zouden blijven, zouden ze misschien langer blijven, maar dat weten we nog niet zeker.
5. Geheugenproblemen – een langdurig verblijf in de ruimte veroorzaakte geheugenverlies en veranderingen in neurale connectiviteit bij astronauten. Microzwaartekracht veranderde ook de verdeling van hersenvloeistof, wat lijkt op symptomen van Alzheimer.

NASA’s Tweelingenstudie

Een van de meest nuttige studies over veroudering in de ruimte werd in 2015 uitgevoerd door NASA met een tweeling van astronauten (5). Eén tweelingbroer, Scott Kelly, bracht een jaar door aan boord van het ISS, terwijl zijn identieke tweelingbroer, Mark Kelly, op aarde bleef. Aangezien identieke tweelingen exact hetzelfde DNA delen, hielp deze studie wetenschappers beter te begrijpen welke impact ruimtevluchten hebben op het menselijk lichaam. Deze bevindingen verschillen van andere studies waarbij genetische verschillen een grote invloed kunnen hebben op hoe iemand veroudert.

Wat ontdekten NASA-wetenschappers toen ze Mark en Scotts lichamen na een jaar onderzochten? Laten we de belangrijkste bevindingen bekijken (6):

• Scotts lichaamsmassa nam in één jaar met 7% af, maar keerde terug naar normaal na zijn terugkeer naar de aarde.
• Onderzoekers vonden dat Scott tijdens en direct na zijn missie ontstekingsmarkers en verdikking van de halsslagaderwand had, terwijl Mark dergelijke veranderingen niet had.
• Scotts telomeren verlengden zich in de ruimte maar verkortten snel na zijn terugkeer naar de aarde, waardoor ze uiteindelijk nog korter waren dan die van zijn broer. Hetzelfde werd waargenomen bij andere epigenetische veranderingen (7).
• Na een jaar had Scott dezelfde diversiteit in zijn darmmicrobioom als Mark op aarde.
• De cognitieve prestaties van Scott en Mark bleven hetzelfde gedurende het jaar dat Scott in de ruimte was.
• Het griepvaccin werkte in de ruimte exact zoals op aarde.

Naast deze belangrijke bevindingen identificeerden wetenschappers belangrijke genen die moeten worden gemonitord om de gezondheid van toekomstige astronauten te volgen. Deze genen reguleren het immuunsysteem, botvorming en telomeerexpressie.

Conclusie

Samengevat tonen de effecten van microzwaartekracht op het menselijk lichaam zowel veelbelovende als zorgwekkende aspecten als het gaat om veroudering in de ruimte. Bijvoorbeeld, telomeerverlenging kan een mogelijk anti-verouderingsvoordeel zijn, maar spierverlies, cardiovasculaire veranderingen en ontstekingen wijzen op versnelde veroudering. Telomeren verkortten ook aanzienlijk zodra mensen terugkeerden naar de aarde, waardoor deze ontdekking minder rooskleurig is.

NASA's Tweelingenstudie gaf ons veel inzicht in niet-genetisch gerelateerde veranderingen in een menselijk lichaam in de ruimte, maar er blijven nog veel vragen onbeantwoord. Op een gegeven moment kan ruimtereizen toegankelijker worden en moeten we begrijpen hoe ons lichaam reageert op een lagere zwaartekracht. Dit zal de toekomst zijn van de ruimtemedicijnkunde, en wie weet, misschien blijven telomeren in de ruimte wel voor altijd langer.

Referenties

1. Narayanan SA. Gravity's effect on biology. Front Physiol. 2023 Jul 3;14:1199175. doi: 10.3389/fphys.2023.1199175. PMID: 37465696; PMCID: PMC10351380.
2. Wolfe JW, Rummel JD. Long-term effects of microgravity and possible countermeasures. Adv Space Res. 1992;12(1):281-4. doi: 10.1016/0273-1177(92)90296-a. PMID: 11536970.
3. Aviv A, Verhulst S. Telomeres in Space. Aging Cell. 2025 Mar;24(3):e70030. doi: 10.1111/acel.70030. Epub 2025 Mar 1. PMID: 40022541; PMCID: PMC11896355.
4. Luxton JJ, McKenna MJ, Lewis A, Taylor LE, George KA, Dixit SM, Moniz M, Benegas W, Mackay MJ, Mozsary C, Butler D, Bezdan D, Meydan C, Crucian BE, Zwart SR, Smith SM, Mason CE, Bailey SM. Telomere Length Dynamics and DNA Damage Responses Associated with Long-Duration Spaceflight. Cell Rep. 2020 Dec 8;33(10):108457. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108457. Epub 2020 Nov 25. PMID: 33242406.
5. Garrett-Bakelman FE, Darshi M, Green SJ, Gur RC, Lin L, Macias BR, McKenna MJ, Meydan C, Mishra T, Nasrini J, Piening BD, Rizzardi LF, Sharma K, Siamwala JH, Taylor L, Vitaterna MH, Afkarian M, Afshinnekoo E, Ahadi S, Ambati A, Arya M, Bezdan D, Callahan CM, Chen S, Choi AMK, Chlipala GE, Contrepois K, Covington M, Crucian BE, De Vivo I, Dinges DF, Ebert DJ, Feinberg JI, Gandara JA, George KA, Goutsias J, Grills GS, Hargens AR, Heer M, Hillary RP, Hoofnagle AN, Hook VYH, Jenkinson G, Jiang P, Keshavarzian A, Laurie SS, Lee-McMullen B, Lumpkins SB, MacKay M, Maienschein-Cline MG, Melnick AM, Moore TM, Nakahira K, Patel HH, Pietrzyk R, Rao V, Saito R, Salins DN, Schilling JM, Sears DD, Sheridan CK, Stenger MB, Tryggvadottir R, Urban AE, Vaisar T, Van Espen B, Zhang J, Ziegler MG, Zwart SR, Charles JB, Kundrot CE, Scott GBI, Bailey SM, Basner M, Feinberg AP, Lee SMC, Mason CE, Mignot E, Rana BK, Smith SM, Snyder MP, Turek FW. The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight. Science. 2019 Apr 12;364(6436):eaau8650. doi: 10.1126/science.aau8650. PMID: 30975860; PMCID: PMC7580864.
6. Gertz ML, Chin CR, Tomoiaga D, MacKay M, Chang C, Butler D, Afshinnekoo E, Bezdan D, Schmidt MA, Mozsary C, Melnick A, Garrett-Bakelman F, Crucian B, Lee SMC, Zwart SR, Smith SM, Meydan C, Mason CE. Multi-omic, Single-Cell, and Biochemical Profiles of Astronauts Guide Pharmacological Strategies for Returning to Gravity. Cell Rep. 2020 Dec 8;33(10):108429. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108429. Epub 2020 Nov 25. PMID: 33242408; PMCID: PMC9444344.
7. Luxton JJ, Bailey SM. Twins, Telomeres, and Aging-in Space! Plast Reconstr Surg. 2021 Jan 1;147(1S-2):7S-14S. doi: 10.1097/PRS.0000000000007616. PMID: 33347069.