Do we have the guts to go? The abdominal compartment, intra-abdominal hypertension, the human microbiome and exploration class space missions

Humans are destined to explore space, yet critical illness and injury may be catastrophically limiting for extraterrestrial travel. Humans are superorganisms living in symbiosis with their microbiomes, whose genetic diversity dwarfs that of humans. Symbiosis is critical and imbalances are associated with disease, occurring within hours of serious illness and injury. There are many characteristics of space flight that negatively influence the microbiome, especially deep space itself, with its increased radiation and absence of gravity. Prolonged weightlessness causes many physiologic changes that are detrimental; some resemble aging and will adversely affect the ability to tolerate critical illness or injury and subsequent treatment. Critical illness-induced intra-abdominal hypertension (IAH) may induce malperfusion of both the viscera and microbiome, with potentially catastrophic effects. Evidence from animal models confirms profound IAH effects on the gut, namely ischemia and disruption of barrier function, mechanistically linking IAH to resultant organ dysfunction. Therefore, a pathologic dysbiome, space-induced immune dysfunction and a diminished cardiorespiratory reserve with exacerbated susceptibility to IAH, imply that a space-deconditioned astronaut will be vulnerable to IAH-induced gut malperfusion. This sets the stage for severe gut ischemia and massive biomediator generation in an astronaut with reduced cardiorespiratory/immunological capacity. Fortunately, experiments in weightless analogue environments suggest that IAH may be ameliorated by conformational abdominal wall changes and a resetting of thoracoabdominal mechanics. Thus, review of the interactions of physiologic changes with prolonged weightlessness and IAH is required to identify appropriate questions for planning exploration class space surgical care. L'humanite est a l'aube d'une nouvelle ere d'exploration spatiale, mais le risque de maladies et blessures graves pourrait restreindre de maniere catastrophique le potentiel des voyages dans l'espace. L'etre humain est un superorganisme vivant en symbiose avec son microbiote, dont la diversite genetique eclipse celle de l'hote. Cette symbiose est essentielle : tout desequilibre est associe a une degradation de l'etat de sante dans les heures suivant l'occurrence d'une blessure ou d'une maladie grave. Bon nombre de caracteristiques propres au vol spatial ont des repercussions negatives sur le microbiote; l'espace lointain presente des dangers particuliers en raison de l'exposition accrue au rayonnement et de l'absence de gravite. L'exposition prolongee a l'apesanteur cause une myriade de changements physiologiques nuisant a la sante. Certains ressemblent a des processus de vieillissement et reduiront la capacite a tolerer une blessure ou une maladie grave et son traitement. L'hypertension intra-abdominale (HIA) causee par une maladie grave peut reduire la perfusion des visceres et du microbiote, ce qui peut avoir des consequences catastrophiques. Des etudes sur modele animal ont confirme les effets profondement deleteres de l'HIA sur les intestins par l'apparition d'une ischemie et une alteration de la barriere intestinale; cette decouverte permettrait d'etablir un lien mecanistique entre l'HIA et la defaillance d'organes resultante. Par consequent, une dysbiose pathologique, associee a un dysfonctionnement immunitaire en apesanteur et a une reduction de la reserve cardiorespiratoire accompagnee d'une exacerbation de la susceptibilite a l'HIA, pourrait signifier qu'un astronaute expose a l'effet deconditionnant de l'apesanteur serait vulnerable aux problemes de perfusion de l'intestin decoulant de l'HIA. Ce probleme pourrait a son tour mener a une ischemie intestinale grave et a une production massive de biomediateurs chez un astronaute presentant deja une capacite cardiorespiratoire et immunitaire reduite. Heureusement, des experiences dans des environnements simulant l'apesanteur semblent indiquer que les effets de l'HIA pourraient etre contres par des changements conformationnels de la paroi abdominale et un retablissement de la mecanique thoracoabdominale. Par consequent, un examen des interactions des changements physiologiques associes a un etat d'apesanteur prolonge et a l'HIA est requis pour determiner les questions a poser afin de planifier adequatement les soins chirurgicaux en contexte d'exploration spatiale.
Humans are a space-faring species with a destiny to explore beyond the gravity of our home planet. Fifty years ago, humans successfully left and safely returned to our home planet. [...]