A hosszú űrkutatások egyik akadálya az izomvesztés, amelyben az űrhajósok szenvednek. Úgy hívják, hogy atrófia, és a NASA szerint az űrhajósok akár 5% -ot is elveszíthetnek izomtömegüket mindössze 5–11 napos küldetések során. Ez az izomvesztés érinti az úgynevezett antigravitációs izmokat, beleértve a borjúizmakat, a négyfejű izmakat, valamint a hát és a nyak izmait.
Ez az izomvesztés megnehezíti az űrhajósok feladatainak elvégzését, különösen akkor, ha a Marsra való misszió történik. Az űrhajósok számára is nagyon veszélyes lehet, mert gyengülnek, amikor visszatérnek a Földre. Ha problémák merülnek fel az újbóli belépés során, és bármilyen erőteljes vészhelyzeti eljárást kell végrehajtaniuk, akkor a hiányzó izom lehet a különbség az élet és a halál között.
Az izomvesztés abból adódik, hogy mikro gravitációs környezetben dolgoznak. Ebben a környezetben az űrhajós anti-gravitációs izmai nem aktívak normál tevékenység közben. Az űrhajósok napi 2,5 órát gyakorolnak a Nemzetközi Űrállomáson az izmok atrófia elleni küzdelem érdekében, álló kerékpárral vezetve, járással vagy futópadon kocogva, és egy RED (Resistance Exercise Device) használatával.
A NASA nemrégiben finanszírozta az izomvesztésről szóló 70 napos tanulmányt annak vizsgálatára, hogy az űrhajósok esetében hogyan lehet az izomvesztést minimalizálni. A tanulmányt a PLOS One-ban teszik közzé, a címe túlságosan hosszú ahhoz, hogy itt reprodukálódjon. Ahelyett, hogy tényleges űrhajósokat használnának vizsgálati alanyokként, amit lehetetlen megtenni, a tanulmány olyan alanyokat használt, akiknek 70 napos HDBR (fej lefelé fekvő ágy) átélte a HDBR-t, jó proxynak tekintik azt, amit az űrhajósok átélnek a mikrogravitációs környezetben.
A tanulmányt a Texasi Egyetem Orvosi Osztálya (UTMB) készítette egy nagy kutatócsoport által. Az összes vizsgálati alany 35 éves, plusz vagy mínusz 8 éves férfi önkéntesek voltak. Volt egy kontrollcsoport, aki 70 napig HDBR-en maradt testmozgás vagy kiegészítő nélkül, egy másik csoport placebót és testmozgást kapott, egy másik csoport pedig tesztoszteron injekciókat és testmozgást kapott. Összesen 24 teszt alany vett részt.
A vizsgálat során a kutatók a Vastus lateralis nevű izom biopsziáit vették fel. Ez a comb négysejtű izomának legnagyobb része. Ezeket a szövetmintákat fehérjék szempontjából elemeztük.
Mit találtak?
A kutatók az izomfehérjék számos olyan változását fedezték fel a Vastus lateralis-ban, amelyeket a testmozgás megfordított, vagy legalábbis tompa. Ezek a gyakorlatok egészségesebb fehérjeszervezetet eredményeztek az izomrostokban. A tesztoszteron kezelés további proteinváltozásokat váltott ki, amelyek elősegítették az izomnövekedést, és meghaladták az önálló testmozgást.
Ez valószínűleg nem tűnik túl meglepőnek, mivel a legtöbben tudjuk, hogy mit tesz a tesztoszteron. De van még a tanulmány. A csapat azonosította azokat a bio-markereket a vizsgálati alanyokban, amelyek potenciálisan előrejelzik az izomvesztést. Olyan prediktív biomarkerek is vannak, amelyek erőteljes választ adnak a testmozgásra és a kezelésre az izomvesztés ellensúlyozására.
"... a pontos prediktív modellek kifejlesztése valószínűleg olyan algoritmusokat fog magában foglalni, amelyek több fehérjét és faktorot tartalmaznak."
„Az emberi csontvázizom proteomális vizsgálata a fej lefeküdése előtti és utáni 70 napos testmozgás vagy edzés nélkül vagy tesztoszteronellenes intézkedések segítségével” című tanulmányból
Mint azt tanulmányukban mondják: "Az érzékeny proteomikus biomarkerek felfedezése a jövőben lehetővé teheti a személyre szabott orvostudományi megközelítéseket azáltal, hogy elősegíti a kiindulási proteomprofilokon alapuló célzott ellenintézkedések kidolgozását." Tehát minél jobban megismerik az űrhajósot, annál jobban tudják megjósolni és megakadályozni az izomvesztést.
"Az egyedülálló betekintést, amelyet az izomfehérjékről nyertünk a kiterjesztett ágyban történő pihenés során, valamikor felhasználhatjuk az izomtömeg / erő változásának előrejelzésére különböző helyzetekben, majd testreszabott gyakorlatok és hormonális ellenintézkedések programjának kidolgozására" - mondta E. Lichar Dillon vezető szerző. , UTMB docens a belgyógyász klinikán.
"A tanulmány lehetővé tette nekünk azon biomarkerek azonosítását, amelyek megjósolják, hogy az egyes emberek mennyire hajlamosak az izomfunkció csökkenésére, és hogy a testmozgás és a hormonkezelés mennyire hatékonyan képes leküzdeni az atrófiát" - mondta Randall Urban, az UTMB kutatási vezetője és egyetemi tanár. belgyógyászati osztály.
Ahogy a tanulmány szerzői elismerik, ez egy meglehetősen egyszerű megközelítés a problémához, de fontos első lépés. Noha azonosítottak néhány olyan fehérjét, amelyek biomarkerekként szolgálnak az izmok atrófiájához és kezeléséhez, valószínűleg nagyszámú fehérje működik együtt.
"A várakozások szerint egyetlen azonosított fehérje sem volt teljes mértékben prediktív minden mért alanyra vagy élettani funkcióra, és a pontos prediktív modellek kidolgozása valószínűleg olyan algoritmusokat foglal magában, amelyek több fehérjét és faktorot tartalmaznak" - mondja a tanulmány.
Tovább a Marsra
Kétségtelen, hogy a Marsba megyünk. Az erőfeszítések sok címe a munka elvégzéséhez szükséges technológiára összpontosít. Olyan hatalmas rakétákat, mint az Űrindító rendszer, és az űrhajókat, mint például az Orion, fejlesztik annak érdekében, hogy űrhajósokat eljuttassanak a Marsra, majd ismét haza.
De maguk az űrhajósok végeznek munkát. A NASA rengeteg erőforrást szentel annak megértéséhez, hogy miként bírják el ezeket a hosszú küldetéseket. Ez a tanulmány, valamint a későbbiekben követendő tanulmányok a Mars sikeres küldetéseinek kulcsfontosságú részét fogják képezni.
Több:
- Sajtóközlemény: Az UTMB kutatói megtanultak, hogyan lehetne jobban leküzdeni az izomvesztést az űrrepülések során
- Kutatási cikk: Az emberi csontvázizom proteomális vizsgálata a fej lefeküdése előtt és után 70 nappal edzés közben vagy anélkül, valamint tesztoszteron ellenintézkedések
- NASA: Izom atrófiás adatlap
- NASA: A tested az űrben: Használd vagy veszítsd el
- Kanadai Űrügynökség: Mi történik az űrben lévő izmokkal?
- Sidney Morning Herald: Scott Kelly űrhajós az év űrkárosító hatásairól
- Space Magazine: Mennyire erős a gravitáció a Marson?
