Het Micro11-experiment: vruchtbaarheid in de ruimte

Ingevroren spermastalen van 12 anonieme menselijke donoren uit California en van 6 stieren, het maakt niet standaard deel uit van een bevoorrading aan het International Ruimtevaarstation (ISS). Nochtans zaten er onlangs toch zaadcellen bij tijdens de meest recente SpaceX bevoorrading aan het ISS en dat allemaal in het kader van het Micro-11 experiment. Het doel van het Micro-11 experiment is om de beweegbaarheid van menselijke zaadcellen te onderzoeken in de ruimte om zo inzicht te krijgen of menselijke voortplanting überhaupt mogelijk is buiten onze aardse dampkring.

Patch gemaakt door Matt Groening (bedenker van The Simpsons) voor het Micro-11 experiment. (Bron figuur: Smithsonianmag.com)

​De ruimte is geen ideale omgeving voor planten, dieren en mensen, die allen ‘ontworpen’ zijn om te leven en functioneren op aarde. Hierdoor komen evolutionaire aspecten van ‘het leven’ vaak in het gedrang in de ruimte, zoals vruchtbaarheid en voortplanting. Dat kan verklaard worden door bijvoorbeeld het feit dat er geen dag- en nachtritme is in de ruimte, het feit dat er kosmische straling is, … Wanneer astronauten in het ISS verblijven, ervaren ze bovendien geen zwaartekracht, een toestand die micrograviteit of ook wel gewichtloosheid genoemd wordt. En het is ook deze micrograviteit die ervoor zorgt dat bevruchting niet zomaar van zelfsprekend gebeurt in de ruimte. 

Iedereen is waarschijnlijk wel bekend met hoe bevruchting zich in normale omstandigheden voltrekt: zaadcel ontmoet eicel – zaadcel fuseert met eicel – bevruchting. Maar er zijn nog heel wat tussenstappen vooraleer er sprake is van bevruchting, zoals de activatie van de zaadcel (zodat het staartje kan zwiepen), het sneller bewegen van de zaadcel en zachter worden van het kopje (om fusie met de eicel toe te laten). Uit eerder onderzoek naar de beweeglijkheid en andere kenmerken van zaadcellen (o.a. van zee-egels en stieren) blijkt dat de activatie van de zaadcel sneller gebeurt in gewichtloosheid, maar dat het voorbereiden voor de fusie met de eicel veel trager of helemaal niet gebeurt (1).  Dit laatste is natuurlijk een fundamenteel proces en zonder deze stap kan geen bevruchting plaatsvinden. 

Zaad- en eicel vlak voor de bevruchting. (Bron figuur: spiegel.de)

Uit de voorbije decennia van ruimtevaartsonderzoek is bovendien gebleken dat vruchtbaarheid vooral een probleem zou vormen voor zoogdieren. In 1979 bijvoorbeeld probeerde Rusland om ratten te laten voortplanten. Er werden toen slechts twee ratten bevrucht en beiden kregen bovendien een miskraam. Voor niet-mammalia(= niet behorende tot de klasse van zoogdieren) gaat het blijkbaar wel makkelijker. Zo hebben verschillende diersoorten wel reeds succesvol kunnen voortplanten in de ruimte: salamanders, kikkers, slakken, C. Elegans(rondworm), … Het is met het Micro-11 experiment de eerste keer dat er effectief menselijk zaad de ruimte ingestuurd wordt om het te onderzoeken. 

Bovendien is de kosmische straling (radiatie) waaraan men in de ruimte blootgesteld wordt ook een boosdoener. Een recente studie toonde immers aan dat de eierstokken van vrouwelijke muizen hierdoor beschadigd zijn (2), waardoor ze vervroegd in menopauze gaan, een verandering die trouwens onomkeerbaar bleek te zijn.

Als we ooit andere planeten en de maan willen koloniseren, is vruchtbaarheid natuurlijk een cruciaal aspect voor het voorbestaan van meerdere generaties, niet alleen van dieren, maar ook de mens. En zelfs wanneer blijkt dat bevruchting mogelijk is in de ruimte, is het nog niet zeker dat het menselijk embryo normaal zou ontwikkelen of dat natuurlijke bevalling mogelijk is. Stay tuned! 

Je kan hier meer lezen over het Micro-11 experiment.
​
Bronnen: 
(1): U. Engelmann, F. Krassnigg, W.B. Schill: Sperm motility under conditions of weightlessness. J Androl, 1992;13(5):433-6.
(2): B. Mishra, R. Ripperdan, L. Ortiz, U. Luderer: Very low doses of heavy oxygen ion radiation induce premature ovarian failure. Reproduction, 2017;154(2):123-133.