Ena od ovir pri dolgih vesoljskih misijah je izguba mišic, ki jo trpijo astronavti. Imenujejo se atrofija, NASA pa pravi, da lahko astronavti izgubijo do 20% mišične mase med misijami v samo 5 do 11 dneh. Ta izguba mišic vpliva na tako imenovane "gravitacijske mišice", vključno z mišicami tele, kvadricepsom in mišicami hrbta in vratu.
Ta izguba mišic astronavtom otežuje dokončanje nalog, zlasti ko se zgodijo misije na Mars. Za astronavte je lahko tudi zelo nevarno, saj oslabijo, ko se vrnejo na Zemljo. Če se med ponovnim vstopom pojavijo težave in morajo opraviti vse stroge postopke v sili, bi lahko manjkajoča mišica pomenila razliko med življenjem in smrtjo.
Izguba mišic izhaja iz dela v mikrogravitacijskem okolju. V tem okolju protigravitacijske mišice astronavta med normalno aktivnostjo niso dejavne. Astronavti na Mednarodni vesoljski postaji telovadijo do 2,5 ure na dan za boj proti atrofiji mišic, tako da se vozijo na mirujočem kolesu, hodijo ali tečejo na tekalni stezi in uporabljajo RED (uporno vadbeno napravo.)
NASA je nedavno financirala 70-dnevno raziskavo o izgubi mišic, da bi raziskala, kako bi lahko izgubo mišic zmanjšali za astronavte. Študija je objavljena v PLOS One, naslov pa je predolg za razmnoževanje tukaj. Namesto da bi kot testne osebe uporabili dejanske astronavte, kar bi bilo nemogoče storiti, je raziskava uporabila osebe, ki so prestale 70 dni HDBR (Head Down Bed Rest.) HDBR velja za dobrega posrednika pri astronavtih, ki so podvrženi mikrobitacijskim okoljem.
Študijo je opravila Medicinska oddelka Univerze v Teksasu (UTMB), velika skupina raziskovalcev. Vsi testiranci so bili prostovoljci moški, stari 35 let, plus ali minus 8 let. Obstajala je kontrolna skupina, ki je 70 dni ostala v HDBR brez vadbe ali dodatkov, druga skupina, ki je prejemala placebo in vadbo, in druga skupina, ki je prejemala injekcije in vadbo testosterona. Skupaj je sodelovalo 24 testnih oseb.
Med raziskavo so raziskovalci odvzeli biopsijo mišice, imenovane Vastus lateralis. To je največji del mišice kvadricepsa v stegnu. Ti vzorci tkiv so bili analizirani na beljakovine.
Kaj so našli?
Raziskovalci so v vastus lateralisu odkrili več sprememb mišičnih beljakovin, ki so bile z vadbo obrnjene ali vsaj zakrčene. Te vaje so privedle do bolj zdrave organizacije beljakovin znotraj mišičnih vlaken. Zdravljenje s testosteronom je spodbudilo nadaljnje beljakovinske spremembe, ki so spodbudile rast mišic, ki so presegale samo vadbo.
To se verjetno ne sliši preveč presenetljivo, saj večina od nas ve, kaj počne testosteron. Vendar je na študij še več. Skupina je pri svojih testnih osebah prepoznala bio markerje, ki potencialno napovedujejo izgubo mišic. Obstajajo tudi napovedni biomarkerji, ki kažejo na močan odziv na vadbo in zdravljenje za preprečevanje izgube mišic.
"... razvoj natančnih napovednih modelov bo verjetno vključeval algoritme, ki vključujejo plošče iz več beljakovin in dejavnikov."
Iz študije "Proteomska preiskava človeških skeletnih mišic pred in po 70 dneh počivanja z glavo navzdol z ali brez vadbe in protisteroidnimi protiukrepi"
Kot pravijo v svoji študiji, bo "odkrivanje občutljivih proteomskih biomarkerjev v prihodnosti lahko omogočilo prilagojene pristope medicine s pomočjo pri razvoju bolj usmerjenih protiukrepov, ki temeljijo na izhodiščnih profilih proteomov." Torej boljši poznajo astronavta, boljše znajo napovedati in preprečiti izgubo mišic.
"Edinstveni vpogledi, ki smo jih pridobili na mišičnih beljakovinah med podaljšanim počitkom v postelji, bi lahko nekega dne uporabili za napovedovanje sprememb mišične mase / moči v različnih situacijah in nato razvili osebni program vaj in hormonskih protiukrepov," je dejal višji avtor E. Lichar Dillon , Docentka za katedro za interno medicino.
"Študija nam je dala sposobnost prepoznavanja biomarkerjev, ki napovedujejo, kako dovzetna je vsaka oseba za upad mišične funkcije in kako učinkovito različni vadbeni in hormonski tretmaji se lahko borijo proti atrofiji," je dejal višji avtor Randall Urban, glavni raziskovalni direktor UTMB in profesor v oddelek za interno medicino.
Kot priznavajo avtorji študije, gre za dokaj preprost pristop k problemu, a pomemben prvi korak. Čeprav so identificirali nekatere beljakovine, ki služijo kot biomarkerji za atrofijo in zdravljenje mišic, verjetno veliko beljakovin deluje skupaj.
"Kot je bilo pričakovano, noben posamezen protein, ki smo ga opredelili, ni bil povsem napoveden za vsak izmerjen predmet ali fiziološko funkcijo, razvoj natančnih napovednih modelov pa bo verjetno vključeval algoritme, ki vključujejo panele iz več beljakovin in dejavnikov," pravi študija.
Na Mars
Brez dvoma gremo na Mars. Veliko naslovov okrog tega truda se osredotoča na tehnologijo za dokončanje dela. Razvijajo se zmogljive rakete, kot so sistem za izstrelitev vesolja, in vesoljska plovila, kot je Orion, da bi astronavte pripeljali na Mars in nato spet domov.
Toda sami astronavti so tisti, ki morajo opraviti svoje delo. Nasa namenja veliko sredstev za razumevanje, kako lahko zdržijo dolge misije. Ta študija in še več, kar bo sledilo, bosta ključni del uspešnih misij na Marsu.
Več:
- Sporočilo za javnost: Raziskovalci UTMB so se naučili, kako se bolje boriti proti izgubi mišic med vesoljskimi leti
- Raziskovalni članek: Proteomska preiskava človeških skeletnih mišic pred in po 70 dneh počivanja glave v postelji s telesno vadbo ali brez nje in protiukrepi s testosteronom
- NASA: Podatki o mišični atrofiji
- NASA: Vaše telo v vesolju: uporabite ali izgubite
- Kanadska vesoljska agencija: Kaj se dogaja z mišicami v vesolju?
- Sidney Morning Herald: Astronavt Scott Kelly o uničujočih vplivih leta v vesolju
- Vesoljska revija: Kako močna je gravitacija na Marsu?
