Jednou z prekážok dlhých vesmírnych misií je strata svalov, ktorým trpia astronauti. Nazýva sa to atrofia a NASA tvrdí, že astronauti môžu stratiť až 20% svalovej hmoty počas misií trvajúcich iba 5 až 11 dní. Táto strata svalov ovplyvňuje tzv. Antigravitačné svaly, vrátane lýtkových svalov, štvorhlavého svalu a svalov chrbta a krku.
Táto strata svalov sťažuje astronautom splnenie ich úloh, najmä keď nastanú misie na Mars. Pre astronautov to môže byť veľmi nebezpečné, pretože pri návrate na Zem sú oslabení. Ak sa počas opätovného vstupu vyskytnú problémy a je potrebné vykonať akékoľvek namáhavé núdzové postupy, môže to byť rozdiel medzi životom a smrťou.
Strata svaloviny pramení z práce v mikrogravitálnom prostredí. V tomto prostredí nie sú protiahavostné svaly astronauta počas normálnej činnosti aktívne. Astronauti vykonávajú až 2,5 hodiny denne na Medzinárodnej vesmírnej stanici, aby bojovali proti svalovej atrofii, jazdením na stacionárnom bicykli, chôdzou alebo joggingom na bežiacom páse a pomocou ČERVENÉHO (Odolnostného cvičebného zariadenia).
NASA nedávno financovala 70-dennú štúdiu úbytku svalov s cieľom zistiť, ako by bolo možné minimalizovať úbytok svalov pre astronautov. Štúdia je publikovaná v PLOS One, s nadpisom príliš dlhým na reprodukciu tu. Namiesto použitia skutočných astronautov ako testovaných subjektov, čo by nebolo možné urobiť, sa v štúdii použili subjekty, ktoré podstúpili 70 dní HDBR (odpočinok nad hlavou). HDBR sa považuje za dobrý náhradník toho, čo astronauti podstúpia v prostrediach s gravitáciou.
Štúdiu uskutočnila lekárska vetva University of Texas (UTMB) veľká skupina vedcov. Všetky testované subjekty boli dobrovoľníci mužského pohlavia vo veku 35 rokov plus 8 rokov. Tam bola kontrolná skupina, ktorá zostala v HDBR 70 dní bez cvičenia alebo doplnkov, iná skupina, ktorá dostala placebo a cvičenie, a iná skupina, ktorá dostala injekcie a cvičenie testosterónu. Zúčastnilo sa celkom 24 testovaných subjektov.
Počas štúdie vedci odobrali biopsiu svalu nazývaného Vastus lateralis. Je to najväčšia časť štvorhlavého svalu na stehne. Tieto vzorky tkaniva boli analyzované na proteíny.
Čo našli?
Vedci objavili niekoľko zmien svalových proteínov vo Vastus lateralis, ktoré boli cvičením zvrátené alebo aspoň otupené. Výsledkom týchto cvičení bola zdravšia organizácia proteínov vo svalových vláknach. Liečba testosterónom viedla k ďalším bielkovinovým zmenám, ktoré podporovali rast svalov, pričom presahovala rast samotného cvičenia.
Pravdepodobne to neznie príliš prekvapivo, pretože väčšina z nás vie, čo testosterón robí. Ale je tu viac k štúdiu. Tím identifikoval biomarkery u svojich testovaných subjektov, ktoré potenciálne predpovedajú stratu svalov. Existujú tiež prediktívne biomarkery, ktoré naznačujú silnú reakciu na cvičenie a liečbu, ktorá pôsobí proti strate svalov.
„… Vývoj presných prediktívnych modelov bude pravdepodobne zahŕňať algoritmy, ktoré zahŕňajú panely niekoľkých proteínov a faktorov.“
Zo štúdie „Proteomické vyšetrenie ľudského kostrového svalu pred a po 70 dňoch odpočinku na posteli s odpočinkom pri cvičení alebo bez neho a protiopatrenia testosterónu“
Ako sa uvádza v ich štúdii, „Objav citlivých proteomických biomarkerov môže v budúcnosti umožniť personalizované medicínske prístupy tým, že pomôže pri vývoji presnejších protiopatrení založených na východiskových profiloch proteómu.“ Čím lepšie poznajú astronauta, tým lepšie dokážu predpovedať a zabrániť strate svalov.
"Jedinečné poznatky, ktoré sme získali o svalových proteínoch počas predĺženého odpočinku v posteli, by sa mohli jedného dňa uplatniť na predpovedanie zmien svalovej hmoty / sily v rôznych situáciách a potom na rozvoj osobného programu cvičení a hormonálnych protiopatrení," uviedol hlavný autor E. Lichar Dillon , Odborný asistent na UTMB v odbore interné lekárstvo.
"Štúdia nám poskytla schopnosť identifikovať biomarkery, ktoré predpovedajú, ako náchylný je každý človek na úbytok svalovej funkcie a ako efektívne môžu rôzne cvičenia a hormonálne liečby bojovať s atrofiou," uviedol hlavný autor Randall Urban, hlavný vedecký pracovník UTMB a profesor v odbore oddelenie vnútorného lekárstva.
Autori štúdie uznávajú, že ide o pomerne jednoduchý prístup k problému, ale o dôležitý prvý krok. Aj keď identifikovali niektoré proteíny, ktoré slúžia ako biomarkery svalovej atrofie a liečby, pravdepodobne existuje veľa proteínov, ktoré spolu pracujú.
„Podľa očakávania nebol žiadny jednotlivý proteín, ktorý sme identifikovali, úplne prediktívny pre každý meraný subjekt alebo fyziologickú funkciu a vývoj presných prediktívnych modelov bude pravdepodobne zahŕňať algoritmy, ktoré zahŕňajú panely niekoľkých proteínov a faktorov,“ hovorí štúdia.
Ďalej na Mars
Nepochybne pôjdeme na Mars. Veľa titulkov okolo tohto úsilia sa zameriava na technológiu, aby sa práca dokončila. Vyvíjajú sa silné rakety, ako napríklad vesmírny raketový systém a kozmická loď ako Orion, aby sa astronauti dostali na Mars a potom domov.
Samotní astronauti však musia robiť svoju prácu. NASA venuje veľa zdrojov, aby pochopila, ako môžu vydržať tie dlhé misie. Táto štúdia bude nasledovať a bude kľúčovou súčasťou úspešných misií na Marse.
Viac:
- Tlačová správa: Vedci UTMB sa naučili, ako lepšie bojovať proti strate svalov počas vesmírnych letov
- Výskumná štúdia: Proteomické vyšetrenie ľudského kostrového svalu pred a po 70 dňoch odpočinku na posteli s cvičením alebo bez neho a protiopatrenia testosterónu
- NASA: Factsheet svalovej atrofie
- NASA: Vaše telo vo vesmíre: Použite alebo ho stratte
- Kanadská vesmírna agentúra: Čo sa stane so svalmi vo vesmíre?
- Sidney Morning Herald: Astronaut Scott Kelly o ničivých následkoch roku vo vesmíre
- Space Magazine: Aká silná je gravitácia na Marse?
