Едно от препятствията пред дългите космически мисии е загубата на мускули, от която страдат астронавтите. Нарича се атрофия и НАСА казва, че астронавтите могат да загубят до 20% мускулна маса по време на мисии от само 5 до 11 дни. Тази загуба на мускулна маса засяга така наречените „антигравитационни мускули“, включително мускулите на прасеца, квадрицепсите и мускулите на гърба и шията.
Тази загуба на мускули затруднява астронавтите да изпълняват задачите си, особено когато се случват мисии до Марс. Също така може да бъде много опасно за астронавтите, защото те отслабват, когато се върнат на Земята. Ако има проблеми по време на повторното влизане и те трябва да извършват всякакви строги спешни процедури, този липсващ мускул може да бъде разликата между живота и смъртта.
Загубата на мускули произтича от работата в среда на микрогравитация. В тази среда антигравитационните мускули на астронавта не са активни по време на нормална дейност. Астронавтите тренират до 2,5 часа на ден на Международната космическа станция за борба с мускулната атрофия, като карат неподвижен велосипед, ходене или бягане на бягаща пътека и с помощта на RED (Устройство за упражнения за съпротива.)
НАСА наскоро финансира 70-дневно проучване за загуба на мускулна маса, за да проучи как мускулната загуба може да се сведе до минимум за астронавтите. Изследването е публикувано в PLOS One, като заглавието е твърде дълго, за да се възпроизведе тук. Вместо да използва реалните астронавти като тестови субекти, което би било невъзможно да се направи, проучването използва субекти, които са претърпели 70 дни HDBR (глава надолу в леглото). HDBR се счита за добър прокси за това, което астронавтите претърпяват в микрогравитационна среда.
Изследването е направено от Медицинския клон на Университета в Тексас (UTMB) от голяма група изследователи. Всички изпитвани бяха доброволци от мъжки пол на възраст 35, плюс или минус 8 години. Имаше контролна група, която остана в HDBR в продължение на 70 дни без упражнения или добавки, друга група, която получи плацебо и упражнения, и друга група, която получи инжекции и упражнения за тестостерон. Участваха общо 24 тествани лица.
По време на изследването изследователите взеха биопсия на мускул, наречен Vastus lateralis. Това е най-голямата част от четириглавия мускул в бедрото. Тези тъканни проби бяха анализирани за протеини.
Какво откриха?
Изследователите са открили няколко промени в мускулните протеини в Vastus lateralis, които са били обърнати, или поне притъпени, чрез упражнения. Тези упражнения доведоха до по-здравословна организация на протеини в мускулните влакна. Лечението с тестостерон води до допълнителни протеинови промени, които насърчават растежа на мускулите, надвишаващ този на самото упражнение.
Това вероятно не звучи твърде изненадващо, тъй като повечето от нас знаят какво прави тестостеронът. Но има още за изследването. Екипът идентифицира биомаркери в своите тестови индивиди, които потенциално предсказват мускулна загуба. Има и прогнозни биомаркери, които показват стабилна реакция на упражнения и лечение за противодействие на загубата на мускули.
"... разработването на точни прогнозни модели вероятно ще включва алгоритми, които включват панели от няколко протеина и фактори."
От проучването „Протеомично изследване на скелетните мускули на човека преди и след 70 дни почивка в леглото с или без упражнения и противодействие на тестостерон“
Както се казва в тяхното проучване, „Откриването на чувствителни протеомични биомаркери може в бъдеще да позволи персонализирани подходи за лекарства, като спомагат за разработването на по-насочени контрамерки, основани на изходните профили на протеома.“ Така че колкото по-добре познават астронавта, толкова по-добре могат да прогнозират и предотвратяват загубата на мускули.
„Уникалните прозрения, които получихме за мускулните протеини по време на удължена почивка в леглото, някой ден могат да бъдат приложени за прогнозиране на промените в мускулната маса / сила в различни ситуации и след това да се разработи персонализирана програма от упражнения и хормонални противодействия“, каза старши автор Е. Личар Дилън , Доцент в катедрата по вътрешна медицина.
„Проучването ни даде способността да идентифицираме биомаркери, които прогнозират колко чувствителен е всеки индивид към намаляване на мускулната функция и как ефективно различните упражнения и хормонални лечения могат да се борят с атрофията“, каза старши автор Рандал Урбан, главен изследователски директор и професор в UTMB отделение по вътрешна медицина.
Както признават авторите на изследването, това е доста прост подход към проблема, но важна първа стъпка. Въпреки че са идентифицирали някои протеини, които служат като биомаркери за мускулна атрофия и лечение, вероятно има голям брой протеини, които работят заедно.
„Както се очаква, никой индивидуален протеин, който идентифицирахме, не е напълно предсказуем за всеки измерен или физиологична функция и разработването на точни прогнозни модели вероятно ще включва алгоритми, които включват панели от няколко протеина и фактори“, се казва в проучването.
Напред към Марс
Без съмнение ще отидем до Марс. Много от заглавията около това усилие се фокусират върху технологията, за да се свърши работата. Мощни ракети като Space Launch System и космически кораби като Orion се разработват, за да изведат астронавти на Марс и след това отново вкъщи.
Но самите астронавти са тези, които трябва да свършат работата. НАСА отделя много ресурси, за да разбере как може да издържи тези дълги мисии. Това проучване и още много неща, които ще следвате, ще бъдат ключова част от успешните мисии на Марс.
Повече ▼:
- Прессъобщение: Изследователите на UTMB научиха как по-добре да се борят със загубата на мускули по време на космически полети
- Документ за изследване: Протеомично изследване на човешкия скелетен мускул преди и след 70 дни почивка в леглото с или без упражнения и противодействие на тестостерон
- НАСА: Фактурен лист за мускулна атрофия
- НАСА: Вашето тяло в космоса: използвайте го или го загубете
- Канадска космическа агенция: Какво се случва с мускулите в космоса?
- Sidney Morning Herald: Астронавтът Скот Кели върху пагубните ефекти от година в космоса
- Космическо списание: Колко силна е гравитацията на Марс?
