Jedna od prepreka dugim svemirskim misijama je gubitak mišića od kojeg pate astronauti. Zove se atrofija, a NASA kaže kako astronauti mogu izgubiti do 20% mišićne mase tijekom misija od samo 5 do 11 dana. Ovaj gubitak mišića utječe na "antigravitacijske mišiće", uključujući mišiće tele, kvadricepse i mišiće leđa i vrata.
Ovaj gubitak mišića astronautima otežava izvršavanje zadataka, pogotovo kada se događaju misije na Mars. To također može biti vrlo opasno za astronaute, jer su oslabljene kad se vrate na Zemlju. Ako tijekom ponovnog ulaska nastanu problemi i oni trebaju izvesti bilo kakve naporne hitne postupke, taj nestali mišić mogao bi biti razlika između života i smrti.
Gubitak mišića proizlazi iz rada u mikrogravitacijskom okruženju. U tom okruženju antigravitacijski mišići astronauta nisu aktivni tijekom normalnih aktivnosti. Astronauti vježbaju do 2,5 sata dnevno na Međunarodnoj svemirskoj stanici za borbu protiv atrofije mišića, vozeći se stacionarnim biciklom, šetajući ili trčeći na trkačkoj stazi te koristeći RED (uređaj za vježbanje otpora.)
NASA je nedavno financirala 70-dnevno istraživanje gubitka mišića kako bi istražila kako gubitak mišića može biti smanjen za astronaute. Studija je objavljena u PLOS One, s naslovom koji je ovdje predug za reprodukciju. Umjesto korištenja stvarnih astronauta kao ispitnih ispitanika, što bi bilo nemoguće učiniti, u istraživanju su se koristili ispitanici koji su podvrgnuti 70 dana HDBR-a (Head Down Bed Rest.) HDBR smatra se dobrim posrednikom za ono što astronauti prolaze u mikrogravitacijskim okruženjima.
Studiju je provela Medicinska podružnica Sveučilišta u Teksasu (UTMB) od strane velike grupe istraživača. Svi ispitanici bili su dobrovoljci muškarci u dobi od 35 godina, plus ili minus 8 godina. Postojala je kontrolna skupina koja je ostala u HDBR-u 70 dana bez vježbanja ili dodataka, druga skupina koja je primala placebo i vježbanje, i druga skupina koja je primala injekcije testosterona i vježbanje. Ukupno su sudjelovala 24 ispitanika.
Tijekom studije istraživači su uzeli biopsiju mišića zvanu Vastus lateralis. Najveći je to dio kvadricepskog mišića u bedru. Ti su uzorci tkiva analizirani na proteine.
Što su otkrili?
Istraživači su otkrili nekoliko promjena u mišićnim proteinima u Vastus lateralisu koji su vježbanjem bili obrnuti ili barem izmučeni. Te vježbe rezultirale su zdravijom organizacijom proteina unutar mišićnih vlakana. Liječenje testosteronom potaknulo je daljnje promjene bjelančevina koje su potaknule rast mišića više od samog vježbanja.
To vjerojatno ne zvuči previše iznenađujuće, jer većina nas zna što testosteron radi. Ali ima još mnogo toga o studiju. Tim je identificirao bio-markere kod svojih ispitanika koji potencijalno prediktiraju gubitak mišića. Postoje i prediktivni biomarkeri koji ukazuju na snažan odgovor na vježbanje i liječenje za suzbijanje gubitka mišića.
"... razvoj točnih prediktivnih modela vjerojatno će uključivati algoritme koji uključuju ploče s nekoliko proteina i faktora."
Iz studije „Proteomsko istraživanje ljudskog skeletnog mišića prije i nakon 70 dana odmora odmotanog kreveta sa ili bez vježbanja i protuterona testosterona“
Kako kažu u svojoj studiji, „Otkrivanje osjetljivih proteomskih biomarkera u budućnosti može omogućiti personalizirane pristupe lijekovima pomažući u razvoju usmjerenijih protumjera na temelju početnih profila proteome.“ Dakle, što bolje znaju astronauta, to bolje mogu predvidjeti i spriječiti gubitak mišića.
"Jedinstveni uvidi koje smo stekli o mišićnim proteinima tijekom produženog odmora u krevetu jednog dana bi se mogli primijeniti za predviđanje promjena mišićne mase / snage u različitim situacijama, a zatim razviti personalizirani program vježbi i hormonalne kontramjere", rekao je stariji autor E. Lichar Dillon , Docentica za UTMB na katedri za internu medicinu.
„Studija nam je omogućila prepoznavanje biomarkera koji predviđaju koliko je svaki pojedinac podložan padu mišićne funkcije i koliko se učinkovito različiti tretmani vježbanjem i hormonima mogu boriti protiv atrofije“, rekao je viši autor Randall Urban, glavni istraživački direktor UTMB-a i profesor u odjel interne medicine.
Kao što autori studije priznaju, ovo je prilično jednostavan pristup problemu, ali važan prvi korak. Iako su identificirali neke proteine koji služe kao biomarkeri za atrofiju i liječenje mišića, vjerojatno postoji veliki broj proteina koji rade zajedno.
"Kao što se očekivalo, nijedan pojedinačni protein koji smo identificirali nije u potpunosti prediktivan za svaki ispitani predmet ili fiziološku funkciju, a razvoj točnih prediktivnih modela vjerojatno će uključivati algoritme koji uključuju panele od nekoliko proteina i faktora", kaže se u studiji.
Naprijed prema Marsu
Idemo na Mars, bez sumnje. Mnogo naslova oko tog napora usredotočeno je na tehnologiju kako bi se posao dovršio. Snažne rakete poput svemirskog lansirnog sustava i svemirske letjelice poput Oriona razvijaju se kako bi astronaute dovele na Mars, a zatim ponovno otišle kući.
Ali sami astronauti moraju obaviti posao. NASA posvećuje puno resursa da razumije kako može izdržati te duge misije. Ova će studija i još mnogo toga slijediti bit će ključni dio uspješnih Mars-ovih misija.
Više:
- Priopćenje: UTMB istraživači naučili su kako se bolje boriti protiv gubitka mišića tijekom svemirskih letova
- Istraživački rad: Proteomsko istraživanje ljudskog skeletnog mišića prije i nakon 70 dana odmora odmotanog kreveta s vježbanjem ili bez vježbanja i testosteronskim kontramjerama
- NASA: Podaci o mišićnoj atrofiji
- NASA: Vaše tijelo u svemiru: iskoristite ga ili izgubite
- Kanadska svemirska agencija: Što se događa s mišićima u svemiru?
- Sidney Morning Herald: Astronaut Scott Kelly o razornim učincima godinu dana u svemiru
- Svemirski magazin: Koliko je jaka gravitacija na Marsu?
