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Hibernation for space travel: impact on radioprotection

The idea of exploiting hibernation for radioprotection in space exploration is becoming realistic, thanks to the introduction of specific methods to induce hibernation-like conditions (synthetic torpor) in non-hibernating animals
A squirrel in a natural hibernation state

http://dx.doi.org/10.1016/j.lssr.2016.09.001

Link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23407956

DIFA Authors: M. Sioli, A. Zoccoli (DIFA), M. Negrini (INFN), M. Cerri (DIBINEM)

Hibernation is a state of reduced metabolic activity used by some animals to survive in harsh environmental conditions. The idea of exploiting hibernation for space exploration has been proposed many years ago, but in recent years it is becoming more realistic, thanks to the introduction of specific methods to induce hibernation-like conditions (synthetic torpor) in non-hibernating animals. In addition to the expected advantages in long-term exploratory-class missions in terms of resource consumptions, aging, and psychology, hibernation may provide protection from cosmic radiation damage to the crew. Data from over half century ago in animal models suggest indeed that radiation effects are reduced during hibernation. The increased radioresistance in torpor may also open unexpected opportunities for radiotherapy of cancer patients.

A series of tests on X-ray irradiated non-hibernating mammals such as rats, brought in a synthetic torpor condition, support the suggestive hypothesis that the hypomethabolic-hypothermic state may provide an increased resistance to the radiation damage. Whether this radioresistance is due to an improvement in DNA repair mechanisms or to a reduction of the processes responsible for such damages, it is not yet clear and object of future studies.

Ibernazione e viaggi spaziali: impatto sulla radioprotezione

L’idea di utilizzare l’ibernazione come forma di radioprotezione per l’esplorazione spaziale sta diventando una realtà, grazie alla possibilità di indurre in animali non ibernanti condizioni simili all’ibernazione (torpore sintetico).

L'ibernazione è uno stato di ridotta attività metabolica utilizzata da alcuni animali per sopravvivere in condizioni ambientali difficili. L'idea di sfruttare l'ibernazione per l'esplorazione spaziale fu proposta molti anni fa, ma negli ultimi anni sta diventando sempre più realistica grazie all'introduzione di metodi specifici per indurre lo stato di torpore anche negli animali non ibernanti (torpore sintetico). Oltre ai possibili vantaggi per le missioni spaziali esplorative a lungo termine (in termini di consumo di risorse, invecchiamento e fattori psicologici), l'ibernazione può diminuire il rischio per l'equipaggio esposto alla radiazione cosmica dello spazio profondo. I dati in passato suggeriscono infatti che gli effetti delle radiazioni si riducono durante lo stato di torpore. L'aumentata radioresistenza in questa condizione metabolica può anche aprire nuove opportunità per la radioterapia dei pazienti oncologici.

Una serie di test sui ratti, che sono mammiferi non ibernanti, irradiati con raggi X come e portati nella condizione di torpore sintetico, sembrano supportare l'ipotesi suggestiva che lo stato ipometabolico unito a condizioni di ipotermia possano fornire una maggiore resistenza al danno da radiazioni. Che tale radioresistenza sia dovuta a un miglioramento dei meccanismi di riparazione del DNA ovvero a una diminuzione dei processi che contribuiscono alla formazione di tali danni, non è ancora chiaro ed è in fase di studio.