Jednou z překážek dlouhých vesmírných misí je ztráta svalů, kterou astronauti trpí. Nazývá se to atrofie a NASA říká, že astronauti mohou ztratit až 20% svalové hmoty během misí pouhých 5 až 11 dní. Tato ztráta svalů ovlivňuje to, co se nazývá „antigravitační svaly“, včetně lýtkových svalů, čtyřhlavého svalu a svalů zad a krku.
Tato ztráta svalů ztěžuje astronautům splnění jejich úkolů, zejména když se uskuteční mise na Mars. Může být také velmi nebezpečný pro astronauty, protože jsou slabí, když se vrátí na Zemi. Pokud během opětovného vstupu dojde k problémům a je třeba provést jakékoli namáhavé nouzové postupy, může být chybějícím svalem rozdíl mezi životem a smrtí.
Ztráta svalů pramení z práce v mikrogravitačním prostředí. V tomto prostředí nejsou antigravitační svaly astronauta během normální činnosti aktivní. Astronauti cvičí až 2,5 hodiny denně na Mezinárodní vesmírné stanici, aby bojovali proti svalové atrofii, jízdou na stacionárním kole, chůzí nebo joggingem na běžícím pásu a pomocí ČERVENÉHO (Resistance Exercise Device.)
NASA nedávno financovala 70denní studii úbytku svalů, aby prozkoumala, jak lze úbytek svalů minimalizovat pro astronauty. Studie je publikována v PLOS One, s názvem příliš dlouhým na to, aby se zde mohla reprodukovat. Namísto použití skutečných astronautů jako testovaných subjektů, což by nebylo možné, studie použila subjekty, které podstoupily 70 dní HDBR (odpočinek hlavy dolů). HDBR je považována za dobrý prostředek pro to, co astronauti podstoupí v mikrogravitačním prostředí.
Studii provedla University of Texas Medical Branch (UTMB) velká skupina vědců. Všichni testovaní jedinci byli dobrovolníci mužského pohlaví ve věku 35 let plus 8 mínus 8 let. Byla kontrolní skupina, která zůstala v HDBR 70 dní bez cvičení nebo doplňků, další skupina, která dostávala placebo a cvičení, a jiná skupina, které dostaly injekce a cvičení testosteronu. Zúčastnilo se celkem 24 testovaných subjektů.
Během studie vědci odebrali biopsie svalu zvaného Vastus lateralis. Je to největší část čtyřhlavého svalu na stehně. Tyto vzorky tkáně byly analyzovány na proteiny.
Co našli?
Vědci objevili několik změn svalových bílkovin ve Vastus lateralis, které byly cvičením zvráceny nebo alespoň otupeny. Výsledkem těchto cvičení byla zdravější organizace proteinů ve svalových vláknech. Léčba testosteronem vedla k dalším změnám proteinů, které podporovaly růst svalů, a to přesahující růst samotného cvičení.
To pravděpodobně nezní příliš překvapivě, protože většina z nás ví, co testosteron dělá. Ale je tu další studie. Tým identifikoval biomarkery u svých testovaných subjektů, které potenciálně predikují ztrátu svalů. K dispozici jsou také prediktivní biomarkery, které ukazují na robustní reakci na cvičení a léčbu proti svalové ztrátě.
„… Vývoj přesných prediktivních modelů bude pravděpodobně zahrnovat algoritmy, které zahrnují panely několika proteinů a faktorů.“
Ze studie „Proteomické zkoumání lidského kosterního svalu před a po 70 dnech odpočinku na lůžku s nebo bez cvičení a protiopatření na testosteron“
Jak uvádějí ve své studii, „Objev citlivých proteomických biomarkerů může v budoucnu umožnit personalizované medicínské přístupy tím, že pomůže ve vývoji přesnějších protiopatření založených na výchozích profilech proteomu.“ Čím lépe tedy znají astronauta, tím lépe dokáží předpovědět a zabránit ztrátě svalů.
"Unikátní poznatky, které jsme získali o svalových proteinech během prodlouženého odpočinku v posteli, by mohly být někdy použity k předpovídání změn svalové hmoty / síly v různých situacích a poté k vytvoření osobního programu cvičení a hormonálních protiopatření," řekl starší autor E. Lichar Dillon , Docent UTMB na interním oddělení.
"Studie nám dala schopnost identifikovat biomarkery, které předpovídají, jak citlivý je každý jedinec na úbytek svalové funkce a jak účinně mohou různá cvičení a hormonální terapie bojovat s atrofií," uvedl hlavní autor Randall Urban, hlavní výzkumný pracovník a profesor UTMB oddělení interního lékařství.
Jak autoři studie uznávají, jedná se o poměrně jednoduchý přístup k problému, ale o důležitý první krok. Přestože identifikovali některé proteiny, které slouží jako biomarkery svalové atrofie a léčby, je pravděpodobné, že velké množství proteinů pracuje společně.
"Jak se očekávalo, žádný jednotlivý protein, který jsme identifikovali, nebyl plně prediktivní pro každý měřený subjekt nebo fyziologickou funkci a vývoj přesných prediktivních modelů bude pravděpodobně zahrnovat algoritmy, které zahrnují panely několika proteinů a faktorů," říká studie.
Na Mars
Nepochybně půjdeme na Mars. Mnoho titulků kolem tohoto úsilí se zaměřuje na technologii, aby byla práce dokončena. Jsou vyvíjeny výkonné rakety jako kosmický raketový systém a kosmická loď jako Orion, aby se astronauti dostali na Mars a znovu domů.
Samotní astronauti jsou však ti, kdo musí tuto práci dělat. NASA věnuje mnoho zdrojů, aby pochopila, jak mohou vydržet ty dlouhé mise. Tato studie a další kroky budou klíčovou součástí úspěšných misí na Marsu.
Více:
- Tisková zpráva: UTMB se vědci naučili, jak lépe bojovat proti úbytku svalů během kosmických letů
- Výzkumná práce: Proteomické zkoumání lidského kosterního svalu před a po 70 dnech klidového odpočinku na lůžku s nebo bez cvičení a protiopatření na testosteron
- NASA: Informační list svalové atrofie
- NASA: Vaše tělo ve vesmíru: použijte nebo ztratte
- Kanadská kosmická agentura: Co se stane se svaly ve vesmíru?
- Sidney Morning Herald: Astronaut Scott Kelly o ničivých dopadech roku ve vesmíru
- Space Magazine: Jak silný je gravitace na Marsu?
