Unul dintre obstacolele în misiunile spațiale îndelungate este pierderea musculară de care suferă astronauții. Se numește atrofie și NASA spune că astronauții pot pierde până la 20% masă musculară în timpul misiunilor de numai 5 până la 11 zile. Această pierdere musculară afectează ceea ce se numește „mușchi anti-gravitație”, inclusiv mușchii viței, cvadricepsul și mușchii spatelui și ai gâtului.
Această pierdere musculară face dificil pentru astronauți să își îndeplinească sarcinile, mai ales atunci când se petrec misiuni pe Marte. De asemenea, poate fi foarte periculos pentru astronauți, deoarece aceștia au slăbit când se întorc pe Pământ. Dacă există probleme în timpul reintrării și trebuie să efectueze proceduri de urgență grele, acel mușchi lipsit ar putea fi diferența dintre viață și moarte.
Pierderea musculară provine din lucrul într-un mediu de micro-gravitație. În acel mediu, mușchii anti-gravitație ai unui astronaut nu sunt activi în timpul activității normale. Astronauții fac eforturi de până la 2,5 ore pe zi pe Stația Spațială Internațională pentru a combate atrofia musculară, călărind o bicicletă staționară, mergând sau făcând jogging pe o banda de alergare și folosind un RED (dispozitiv de exercițiu de rezistență.)
NASA a finanțat recent un studiu de 70 de zile privind pierderea musculară, pentru a investiga modul în care pierderea musculară ar putea fi minimizată pentru astronauți. Studiul este publicat în PLOS One, cu un titlu prea lung pentru a se reproduce aici. În loc să folosească astronauții efectivi ca subiecți de testare, ceea ce ar fi imposibil de făcut, studiul a folosit subiecți care au suferit 70 de zile de HDBR (Head Down Bed Rest.) HDBR este considerat un proxy bun pentru ceea ce astronauții suferă în medii de gravitație.
Studiul a fost realizat de Universitatea din Texas Medical Branch (UTMB) de către un grup mare de cercetători. Toți subiecții de test au fost voluntari bărbați în vârstă de 35 de ani, plus sau minus 8 ani. A existat un grup de control care a rămas în HDBR timp de 70 de zile fără exerciții fizice sau suplimente, un alt grup care a primit placebo și exerciții fizice și un alt grup care a primit injecții de testosteron și exerciții fizice. Au participat un număr de 24 de subiecți de testare.
În timpul studiului, cercetătorii au luat biopsii ale unui mușchi numit Vastus lateralis. Este cea mai mare parte a mușchiului cvadricep din coapse. Aceste probe de țesut au fost analizate pentru proteine.
Ce au găsit?
Cercetatorii au descoperit mai multe modificari ale proteinelor musculare din Vastus lateralis, care au fost inversate, sau cel putin contondate, prin exercitii fizice. Aceste exerciții au dus la o organizare proteină mai sănătoasă în fibrele musculare. Tratamentul cu testosteron a condus la alte modificări proteice care au promovat creșterea musculară care o depășește pe cea a exercițiului fizic.
Probabil că nu sună prea surprinzător, deoarece majoritatea dintre noi știm ce face testosteronul. Dar mai sunt multe lucruri la studiu. Echipa a identificat bio-markeri la subiecții lor de test care sunt potențial predictivi de pierderi musculare. Există, de asemenea, biomarkeri predictivi care indică un răspuns robust la exerciții și tratament pentru a contracara pierderea musculară.
„… Dezvoltarea de modele predictive exacte va implica probabil algoritmi care includ panouri de mai multe proteine și factori.”
Din Studiul „Ancheta proteomică a mușchiului scheletului uman înainte și după 70 de zile de repaus la pat în cap cu sau fără exerciții fizice și măsuri de testosteron”
După cum spun ei în studiul lor, „Descoperirea biomarkerilor proteomici sensibili poate permite în viitor abordări ale medicamentelor personalizate, ajutând la dezvoltarea unor contramăsuri mai direcționate bazate pe profilele de proteom de bază.” Deci, cu cât cunosc mai bine astronautul, cu atât mai bine pot prezice și preveni pierderea musculară.
„Perspectivele unice pe care le-am obținut cu privire la proteinele musculare în timpul odihnei prelungite în pat ar putea fi aplicate într-o zi pentru a prezice modificări ale masei musculare / forței în diverse situații și apoi a dezvolta un program personalizat de exerciții și contramăsuri hormonale”, a declarat autorul principal E. Lichar Dillon , Profesor asistent UTMB la catedra de medicină internă.
„Studiul ne-a oferit capacitatea de a identifica biomarkerii care prezic cât de sensibil este fiecare individ la declinul funcției musculare și cât de eficient diferitele exerciții și tratamente hormonale pot combate atrofia”, a declarat autorul principal Randall Urban, director de cercetare UTMB și profesor în catedra de medicină internă.
După cum recunosc autorii studiului, aceasta este o abordare destul de simplă a problemei, dar un prim pas important. Deși au identificat anumite proteine care servesc ca biomarkeri pentru atrofierea și tratamentul muscular, există probabil un număr mare de proteine care lucrează împreună.
Asa cum era de asteptat, nicio proteina individuala pe care am identificat-o nu a fost pe deplin predictiva pentru fiecare subiect sau functie fiziologica masurata, iar dezvoltarea de modele predictive precise va implica probabil algoritmi care includ panouri de mai multe proteine si factori, spune studiul.
Înapoi Spre Marte
Vom merge pe Marte, fără îndoială. Multe dintre titlurile din jurul acelui efort se concentrează asupra tehnologiei pentru a finaliza munca. Rachete puternice precum Sistemul de lansare a spațiului și nave spațiale precum Orion, sunt dezvoltate pentru a-i duce pe astronauți pe Marte și apoi din nou acasă.
Astronauții însăși sunt cei care trebuie să facă treaba. NASA dedică o mulțime de resurse pentru a înțelege cum pot suporta acele misiuni lungi. Acest studiu, și mai multe de urmat, vor fi o parte cheie a misiunilor de succes pe Marte.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: cercetătorii UTMB au învățat cum să combată mai bine pierderea musculară în timpul zborurilor spațiale
- Lucrare de cercetare: Investigarea proteomică a mușchiului scheletului uman înainte și după 70 de zile de repaus la pat în cap cu sau fără exerciții fizice și contra-măsuri de testosteron
- NASA: Fișa tehnică de atrofie musculară
- NASA: Corpul tău în spațiu: folosește-l sau pierde-l
- Agenția spațială canadiană: Ce se întâmplă cu mușchii în spațiu?
- Sidney Morning Herald: Astronautul Scott Kelly asupra efectelor devastatoare ale unui an în spațiu
- Space Magazine: Cât de puternică este gravitatea pe Marte?
