In uno studio italiano, pubblicato su Scientific Reports, gli esiti delle analisi su quattro astronauti prima e dopo missioni spaziali di lunga durata
La permanenza prolungata nello spazio modifica il modo in cui il battito del cuore si trasmette attraverso il sistema venoso diretto verso il cervello. A descriverlo per la prima volta durante voli spaziali di lunga durata è uno studio dell’Università degli Studi di Ferrara, pubblicato su Scientific Reports e realizzato nell’ambito del progetto Drain Brain 2.0, sostenuto dall’Agenzia spaziale italiana (ASI). I ricercatori hanno studiato il polso venoso giugulare, cioè le variazioni ritmiche della vena giugulare interna legate all’attività cardiaca. Si tratta di un parametro che può fornire, in modo non invasivo, informazioni sulla pressione dell’atrio destro e sulla pressione venosa centrale. Per analizzarlo sono state utilizzate ecografie B-mode (ovverro ecografie “tradizionali” che producono un’immagine bidimensionale in scala di grigi dell’organo o del vaso esaminato, ndr) ad alta risoluzione sincronizzate con l’elettrocardiogramma, insieme a un modello di intelligenza artificiale capace di seguire la vena fotogramma dopo fotogramma durante l’intero ciclo cardiaco. In questo modo è stato possibile non limitarsi a una singola immagine, ma ricostruire l’andamento dinamico della vena e misurarne area e pulsatilità.
La ricerca ha coinvolto quattro astronauti, sottoposti a valutazioni prima della missione e in due momenti dopo il rientro. Per uno di loro, ASTRO 0, sono state inoltre ottenute misurazioni durante il soggiorno sulla Stazione Spaziale Internazionale, circa uno e cinque mesi dopo l’attracco. Nel complesso sono stati analizzati 3.855 fotogrammi delle immagini ecografiche. Il polso venoso giugulare è costituito da onde e variazioni di pressione sincronizzate con il battito cardiaco. Un aspetto fisiologico particolarmente importante è che l’onda di pressione si propaga lungo la vena in direzione opposta rispetto al flusso sanguigno, quindi verso il cervello. Sulla Terra questo fenomeno è condizionato anche dalla gravità e dalla postura. In microgravità, invece, viene meno il gradiente idrostatico che normalmente influenza la distribuzione dei liquidi nell’organismo.
Tre dei quattro astronauti, ASTRO 0, ASTRO 2 e ASTRO 3, hanno mostrato una significativa riduzione dell’area media della vena giugulare interna nella prima valutazione dopo il volo. In ASTRO 0 l’area è passata da 0,723 ± 0,076 cm² prima della missione a 0,453 ± 0,061 cm² dopo il rientro, rimanendo più bassa anche al secondo controllo. In ASTRO 2 e ASTRO 3 la riduzione è stata rispettivamente del 46% e del 48,4%. Nel caso di ASTRO 0, per il quale erano disponibili anche dati raccolti direttamente in orbita, il cambiamento non era ancora evidente dopo il primo mese sulla ISS. Dopo circa cinque mesi, invece, erano diminuite significativamente l’area media, minima e massima della vena. Gli autori sottolineano che questa sequenza temporale riguarda un solo astronauta e non può quindi essere considerata un risultato rappresentativo dell’intera popolazione.
A emergere con particolare forza è un altro parametro: l’escursione pulsatile, che misura quanto l’area della vena cambia durante il ciclo cardiaco. In ASTRO 0 l’escursione pulsatile è aumentata del 105%, mentre in ASTRO 2 è cresciuta addirittura del 337,1%. In ASTRO 3 l’incremento è stato del 24,5%, senza raggiungere la significatività statistica. Secondo gli autori, il fenomeno potrebbe riflettere una maggiore trasmissione delle onde di pressione generate dal cuore verso il compartimento venoso cerebrale. La spiegazione proposta è legata alla microgravità: quando viene meno il gradiente idrostatico terrestre, l’onda di pressione può propagarsi lungo la vena giugulare verso il cervello con una minore attenuazione. È un fenomeno che non era stato precedentemente descritto nei voli spaziali e che potrebbe aiutare a comprendere meglio alcuni degli adattamenti cardiovascolari e neurologici associati alla permanenza prolungata in orbita.
La scoperta apre una seconda domanda, ancora senza una risposta definitiva: che cosa comporta questa maggiore trasmissione delle pulsazioni sul sistema venoso cerebrale? Gli autori richiamano in particolare il possibile coinvolgimento del sistema glinfatico, il sistema di drenaggio del cervello coinvolto nel movimento dei fluidi e nella rimozione di sostanze di scarto. L’ipotesi è che una maggiore pulsazione all’interno del compartimento perivenoso possa influenzare la dinamica del liquido cerebrospinale e, potenzialmente, alcuni dei cambiamenti neuro-oculari osservati negli astronauti durante le missioni di lunga durata. Il rapporto, tuttavia, è ancora da dimostrare. Per verificarlo saranno necessari studi che mettano insieme l’analisi seriale del polso venoso con tomografia a coerenza ottica, indicatori della pressione intracranica e intraoculare e tecniche di neuroimaging in grado di studiare la funzione glinfatica.
Uno dei quattro partecipanti, ASTRO 1, ha presentato un quadro opposto rispetto agli altri. L’area media della vena giugulare interna è aumentata da 1,041 cm² prima del volo a 1,243 cm² alla prima valutazione post-volo e a 1,732 cm² alla seconda. L’aumento dipendeva soprattutto da una crescita del 42,5% dell’area minima, mentre l’area massima era rimasta sostanzialmente invariata. Ancora più significativo è stato il comportamento dell’escursione pulsatile, che in questo caso si è ridotta del 60,3%.
La seconda ecografia dopo il rientro ha aggiunto un elemento inatteso. Le immagini B-mode hanno mostrato materiale trombotico all’interno di entrambe le tasche valvolari della vena giugulare interna destra. Secondo l’interpretazione degli autori, il trombo potrebbe essere stato già presente alla prima valutazione dopo il volo, quando avrebbe modificato le proprietà meccaniche della parete senza essere ancora chiaramente riconoscibile all’ecografia convenzionale. Pochi giorni dopo il rientro, infatti, il sistema di analisi aveva evidenziato un’anomalia, mentre l’esame ecografico tradizionale non mostrava ancora le caratteristiche morfologiche tipiche della trombosi. Al controllo successivo, sia l’analisi del polso venoso sia l’esame convenzionale indicavano la presenza di materiale trombotico. La rilevanza di questa osservazione è evidente: potrebbe aprire la strada alla ricerca di segnali funzionali precoci di alterazione della vena, precedenti alla comparsa di reperti morfologici facilmente riconoscibili. Ma i ricercatori invitano alla cautela. Si tratta di un solo caso e il protocollo non prevedeva esami di conferma come angio-RM o angio-TC. Per questo non è possibile attribuire oggi al polso venoso giugulare un valore predittivo per la trombosi.
L’interesse della ricerca non riguarda soltanto i futuri voli spaziali. La trombosi della vena giugulare interna è infatti una condizione clinicamente rilevante anche sulla Terra, per esempio in presenza di cateteri venosi a livello del collo, utilizzati anche nei percorsi oncologici e nelle terapie intensive. Il sistema sviluppato per gli astronauti potrebbe quindi essere studiato anche come possibile strumento di supporto nella pratica clinica. Un vantaggio è rappresentato dalla possibilità di ottenere informazioni dinamiche da una breve sequenza ecografica, anziché basarsi esclusivamente su una singola immagine.
Gli stessi ricercatori evidenziano i limiti del lavoro. Il campione è costituito da appena quattro astronauti e le misurazioni durante il volo sono state effettuate in uno solo. Non è quindi possibile trarre conclusioni generalizzabili sulla risposta dell’intera popolazione degli astronauti. È stata inoltre studiata soltanto la vena giugulare interna destra. Le differenze tra il lato destro e quello sinistro possono essere importanti e i risultati non possono quindi essere estesi automaticamente all’intero sistema di drenaggio venoso cerebrale. Anche la respirazione non era controllata durante l’acquisizione e le misurazioni sulla Terra e quelle in orbita sono state ottenute con modalità operative differenti. Mancavano inoltre alcuni parametri utili per interpretare pienamente i cambiamenti osservati, come volume plasmatico, ematocrito, dati ecocardiografici e Doppler venoso. Per questo gli stessi autori sottolineano che i valori statistici descrivono la variabilità all’interno del singolo astronauta e non devono essere interpretati come prova di un effetto presente nella popolazione generale. Una nuova finestra sul rapporto tra cuore e cervello. Il valore dello studio sta quindi soprattutto nell’aver mostrato che il polso venoso giugulare può essere misurato anche in condizioni di microgravità e che la sua dinamica può cambiare durante i voli di lunga durata. La riduzione dell’area della vena osservata in tre astronauti e, soprattutto, l’aumento dell’escursione pulsatile in due di loro suggeriscono che l’assenza della gravità terrestre possa modificare la trasmissione delle onde di pressione cardiaca verso il sistema venoso cerebrale. Il caso di possibile trombosi aggiunge un’altra prospettiva: capire se l’analisi dinamica del vaso possa, in futuro, contribuire a individuare precocemente alterazioni del sistema venoso. Per ora sono ipotesi da verificare con studi più ampi. Ma il lavoro apre una nuova finestra per osservare, in modo non invasivo e con l’aiuto dell’intelligenza artificiale, come il sistema cardiovascolare si adatta quando il corpo umano lascia la Terra.
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