La microgravedad debilita tanto los huesos como los músculos. Los efectos están interconectados, ya que el debilitamiento del músculo acelera el debilitamiento del hueso. Esto puede dejar a los astronautas con pérdida de masa muscular y ósea a largo plazo. Comprender, y con suerte combatir, los efectos de la microgravedad en los huesos y músculos de los astronautas presenta un desafío crítico para los viajes espaciales.
Fuerza muscular
La microgravedad debilita los músculos de varias formas, que fueron exploradas en un estudio de 2003 de la Universidad de Udine en Italia. Después de unos 240 días en el espacio, la fuerza total de los astronautas cae a aproximadamente el 70 por ciento de su fuerza inicial. Los músculos humanos tienen dos tipos de fibras musculares, que se ven afectadas de manera ligeramente diferente, aunque ambas se debilitan. Las fibras de contracción lenta se debilitan aproximadamente al mismo ritmo que la fuerza total. Sin embargo, las fibras musculares de contracción rápida se atrofian aún más rápidamente y después de aproximadamente seis meses tienen alrededor del 45 por ciento de su fuerza inicial. Esto deja los músculos de los astronautas muy debilitados. Curiosamente, la pérdida de masa muscular parece ocurrir de manera más radical en la parte superior del cuerpo, mientras que la pérdida ósea tiende a causar los efectos más graves en la parte inferior del cuerpo.
Pérdida de hueso
La microgravedad causa osteopenia, la pérdida de densidad ósea, una condición relacionada con la osteoporosis. De hecho, según el Dr. Jay Shapiro, líder del equipo de estudios óseos del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial, "la magnitud de este (problema) ha llevado a la NASA a considerar la pérdida ósea como un riesgo inherente de los vuelos espaciales prolongados ". Un componente importante de este problema se deriva de la actividad en las células nivel. En condiciones normales, un conjunto de células llamadas osteoclastos rompen el hueso mientras que otro tipo de célula ósea, los osteoblastos, crean hueso nuevo al mismo tiempo. Sin embargo, los osteoblastos responden al estrés, formando hueso donde el cuerpo lo empuja. En el espacio, los huesos sienten muy poca tensión, ya que la gravedad no tira de los huesos y los músculos debilitados ejercen menos tensión sobre los huesos. Esto hace que el proceso de derribar el hueso viejo y construir hueso nuevo se desintegre, lo que resulta en huesos debilitados. Pero otros factores también parecen contribuir al problema. Por ejemplo, el cuerpo tiende a producir fibras de colágeno malformadas en microgravedad, lo que contribuye al deterioro de la salud ósea.
Síntomas de microgravedad
A nivel clínico, estos cambios en los huesos y músculos causan muchos problemas a los astronautas. La pérdida ósea es más pronunciada en la mitad inferior del cuerpo, donde los astronautas pueden perder del 1 al 2 por ciento de su masa ósea por mes, aunque parece estabilizarse en alrededor del 20 por ciento de pérdida ósea en el período más largo vuelos espaciales. El debilitamiento de los huesos y los músculos finalmente se asemeja a los efectos de períodos prolongados de reposo en cama. Los astronautas necesitan tiempo para readaptar sus músculos a la gravedad de la Tierra. Además de esto, el calcio se acumula en la sangre a medida que los huesos pierden masa. Esto promueve los cálculos renales en los astronautas.
Contrarrestar los problemas de salud
La NASA tiene varios métodos a su disposición para combatir estas condiciones. Primero, el ejercicio en el espacio ayuda a disminuir la pérdida ósea y la debilidad muscular. Agregar ejercicios de tipo "explosivo" con movimientos repentinos puede aumentar aún más el beneficio del ejercicio para evitar los peores efectos de la microgravedad. Del mismo modo, hacer ejercicio en una centrífuga puede reducir aún más los efectos a largo plazo de la microgravedad y ayudar a fortalecer los músculos del corazón. Además, los cambios en la dieta de los astronautas se han mostrado prometedores para disminuir los efectos de la microgravedad en los huesos y músculos. Por último, la NASA ha comenzado a experimentar con el uso de medicamentos para combatir la pérdida ósea. Específicamente, la NASA ha comenzado a emitir bisfosfonato para astronautas, un medicamento que se usa para tratar y prevenir la osteoporosis en la Tierra. Los científicos esperan que comprender la pérdida ósea por microgravedad pueda traducirse en un mejor tratamiento para las personas en la tierra con trastornos óseos como la osteoporosis.