Otolieten doen kosmonauten wankelen
RUIMTEGENEESKUNDE Als prof. Floris Wuyts in Sterrenstad nabij Moskou kosmonauten gaat onderzoeken die net vanuit het ISS teruggekeerd zijn, ziet hij vaak wankelende mensen op zich afkomen. Ze lopen met een verbreed steunvlak en hebben het moeilijk met richtingsveranderingen. Het lijdt geen twijfel: ruimtereizen beïnvloeden de evenwichtszin. Maar hoe?
Eén factor waarbij prof. Floris Wuyts (hoofd van het Lab for Equilibrium Investigations and Aerospace, U Antwerpen) alvast wil stilstaan is het otolietensysteem van het binnenoor. Even recapituleren: in het otolietensysteem (sacculus en utriculus) bevinden zich kristalletjes (otoconia), die instaan voor het waarnemen van lineaire versnellingen, bijvoorbeeld bij het rechtveren vanuit een liggende positie.
Tijdens dit soort bewegingen dragen de otolieten bij tot de coördinatie en het behoud van het evenwicht. Het otolietensysteem detecteert ook de stand van ons hoofd ten opzichte van de verticale. Bij buiging van het hoofd zal de zwaartekracht immers de otolieten doen bewegen in de gelatineuze laag waarin ze ingebed liggen.
Nog even dit voor wie in het duister tast: de otolieten zijn berucht als oorzaak van benigne paroxysmale positionele vertigo (BPPV). Die treedt op als de otoconia uit de sacculus of de utriculus loskomen en door de endolymfe van de halfcirkelvormige kanalen gaan dwarrelen, waar ze een valse perceptie van draagbewegingen van het hoofd uitlokken bij positieveranderingen.
Tegendraadse collega
Door de ogenschijnlijke afwezigheid van zwaartekracht in het ISS, kunnen de otolieten er niet langer de oriëntatie van het hoofd ten opzichte van de verticale as bepalen. "Wat niet helpt, is dat op het ISS de vier wanden met instrumenten bezet zijn", breidt prof. Wuyts het plaatje uit. "Dat betekent dat je op zeker ogenblik naast een collega kan zitten die ten opzichte van jou 180° gedraaid is - in jouw ogen dus met zijn hoofd naar beneden. Een visueel en vestibulair belastende situatie."
De hersenen hebben enige tijd nodig om zich aan de situatie aan te passen. Vandaar dat zowat 80% van de astronauten een poosje last heeft van ruimte ziekte, met duizeligheid, misselijkheid en soms braken. Daarom mogen ruimtevaarders de eerste drie dagen geen ruimtewandelingen maken: als ze braken in hun ruimtepak, kunnen de filters van het ademhalingscircuit geblokkeerd raken en wordt ademen onmogelijk.
Wat zes maanden gewichtloosheid met het otolietensysteem doet, kan men meten met een centrifugatietest, waarbij de as van de stoel zich op een afstand van 50 cm van het lichaam bevindt. De schijnbare kanteling van het hoofd daarbij is 45 graden. Gevolg is dat de ogen reflexmatig gaan tegendraaien, om de horizon zoveel mogelijk als horizontaal te blijven zien en de visuele perceptie te stabiliseren. Tijdens de centrifugatietest kunnen de oogbewegingen worden gemeten met behulp van een videobril. De oogreflex is een maat voor hoe goed het otolietensysteem de schijnbare kanteling detecteert.
Otolieten waarschuwen het hart
"Als we deze test uitvoeren bij ruimtevaarders drie dagen na hun terugkeer op Aarde, zien we dat de oogtorsie tot bijna de helft teruggevallen is ten opzichte van wat we gemeten hebben één maand voor het vertrek", zegt Floris Wuyts.
Hij en zijn team zijn nog een stapje verder gegaan: ze voerden bij een aantal kosmonauten een tilttest uit, onmiddellijk na de centrifugatie. "We zagen dat de kosmonauten bij wie de oogreflex tijdens de centrifugatie bijzonder slecht scoorde ook een minder snelle aanpassing van de bloeddruk vertoonden tijdens tilttest. We concluderen daaruit dat het vestibulair systeem een rol speelt bij de cardiovasculaire reflexen tijdens het rechtveren uit liggende positie. Een primeur, mag ik wel zeggen."
"Het verband was al eerder aangetoond bij gedecerebreerde katten, maar om ethische redenen kunnen we bij mensen niet zomaar het otolietensysteem uitschakelen", vervolgt professor Wuyts. "Het is de verdienste van de ruimtevaart dat we deze vestibuloautonome reflex ook bij de mens hebben kunnen demonstreren. Dat is geen banaal gegeven: dankzij het detecteren van een positieverandering door het otolietensysteem kan het cardiovasculair systeem reageren om de bloeddruk te handhaven nog vóór de baroreceptoren in de halsslagaders een bloeddrukval waarnemen."
Intussen is er al wel meer onderzoek uitgevoerd waaruit blijkt dat hypotensieve syncopen niet alleen cardiovasculaire of neurologische oorzaken hebben, maar ook aan het vestibulaire systeem gerelateerd kunnen zijn. Een studie vond bijvoorbeeld een opmerkelijk hoge incidentie van syncope bij patiënten met de ziekte van Ménière. Wat erop kan wijzen dat een verhoogde druk in het vestibulaire systeem het potentieel aantast om te anticiperen op een bloeddrukval bij rechtveren.
De piste wordt maar mondjesmaat opgepikt, maar zou de weg kunnen effenen naar nieuwe behandelingen van orthostatische hypotensie, bijvoorbeeld bij ouderen. Ten slotte nog dit: de otolietenfunctie van de ruimtevaarders herstelt zich een negental dagen na de terugkeer op aarde.
Hokjesdenken
"De belangrijkste algemene boodschap is hier dat we meer moeten gaan denken over de systemen heen", concludeert Floris Wuyts. "Het cardiovasculaire systeem wordt in sommige omstandigheden duidelijk beïnvloed door het vestibulaire systeem. Daar is momenteel nog te weinig aandacht voor. Net zoals men bij het onderzoek naar evenwichtsstoornissen en duizeligheid te veel focust op het binnen oor en te weinig op de hersenen. Maar dat is een ander verhaal."
21 JULI 1969
Op 21 juli 1969, om 2.56 UTC om precies te zijn, zette Neil Armstrong als eerste mens voet op de maan. Hij sprak de historische woorden uit: "That's one small step for (a) man, one giant leap for mankind". In een serie van vijf afleveringen brengt Artsenkrant een overzicht van hoe het anno 2019 gesteld is met de ruimtevaartgeneeskunde.
Pijnlijk achterwerk
Een leuk verhaal, toch? "Voor ons wel", glimlacht Floris Wuyts. "De kosmonauten denken daar anders over. De centrifugatietest is voor hen pijnlijk, want ze hebben in het ISS zes maanden niet écht op hun achterwerk gezeten. Ze kunnen niet snel genoeg uit die stoel komen. Ruimtereizen hebben een spectaculair effect op de spieren. Als de kosmonauten na de test opnieuw hun schoenen aantrekken, omschrijven ze die eenvoudige handeling als zwaar werk. Thomas Pesquet (*) vertelde dat hij de eerste dag na de terugkeer zijn hoofd niet durfde te buigen, uit vrees het niet meer rechtop te kunnen zetten."
(*) Franse kosmonaut die in het ISS verbleef van november 2016 tot juni 2017.
