Bagaimana Gayaberat Mikro Mempengaruhi Tulang & Otot Astronot?

Gayaberat mikro melemahkan tulang dan otot. Efeknya saling berhubungan, karena melemahnya otot mempercepat melemahnya tulang. Hal ini dapat membuat astronot mengalami keropos otot dan tulang dalam jangka panjang. Memahami -- dan mudah-mudahan memerangi -- efek gayaberat mikro pada tulang dan otot astronot menghadirkan tantangan penting untuk perjalanan ruang angkasa.

Gayaberat mikro melemahkan otot dalam beberapa cara, yang dieksplorasi dalam studi tahun 2003 oleh University of Udine di Italia. Setelah sekitar 240 hari di luar angkasa, kekuatan total astronot turun menjadi sekitar 70 persen dari kekuatan awal mereka. Otot manusia memiliki dua jenis serat otot, yang terpengaruh sedikit berbeda, meskipun keduanya melemah. Serat kedutan lambat melemah pada kecepatan yang hampir sama dengan kekuatan total. Namun, serat otot yang berkedut cepat mengalami atrofi lebih cepat, dan setelah sekitar enam bulan memiliki sekitar 45 persen dari kekuatan awalnya. Hal ini membuat otot astronot sangat lemah. Anehnya, pengeroposan otot tampaknya terjadi paling radikal di tubuh bagian atas, sementara pengeroposan tulang cenderung menyebabkan efek paling serius di tubuh bagian bawah.

Gayaberat mikro menyebabkan osteopenia, hilangnya kepadatan tulang, suatu kondisi yang berhubungan dengan osteoporosis. Bahkan, menurut Dr. Jay Shapiro, pemimpin tim untuk studi tulang di National Space Biomedical Research Institute, “besarnya (masalah) ini telah membuat NASA menganggap keropos tulang sebagai risiko bawaan dari penerbangan luar angkasa yang diperpanjang." Komponen utama dalam masalah ini berasal dari aktivitas di seluler tingkat. Dalam kondisi normal, satu set sel yang disebut osteoklas memecah tulang sementara jenis sel tulang lainnya, osteoblas membuat tulang baru pada saat yang bersamaan. Namun, osteoblas merespons stres, membangun tulang di mana tubuh mendorongnya. Di luar angkasa, tulang merasakan sedikit tekanan, karena gravitasi tidak menarik tulang dan otot yang melemah mengurangi tekanan pada tulang. Hal ini menyebabkan proses meruntuhkan tulang lama dan membangun tulang baru menjadi tidak sinkron, mengakibatkan tulang melemah. Tetapi faktor-faktor lain tampaknya berkontribusi pada masalah ini juga. Misalnya, tubuh cenderung memproduksi serat kolagen yang cacat dalam gayaberat mikro, yang berkontribusi pada penurunan kesehatan tulang.

Pada tingkat klinis, perubahan pada tulang dan otot ini menyebabkan banyak masalah bagi astronot. Pengeroposan tulang paling menonjol di bagian bawah tubuh, di mana astronot bisa kehilangan 1 hingga 2 persen massa tulang mereka per bulan, meskipun tampaknya mendatar sekitar 20 persen keropos tulang paling lama penerbangan luar angkasa. Melemahnya tulang dan otot pada akhirnya menyerupai efek dari tirah baring yang berkepanjangan. Astronot membutuhkan waktu untuk menyesuaikan kembali otot-otot mereka dengan gravitasi Bumi. Selain itu, kalsium menumpuk di dalam darah saat tulang kehilangan massa. Ini mempromosikan batu ginjal pada astronot.

NASA memiliki beberapa metode untuk memerangi kondisi ini. Pertama, olahraga di luar angkasa membantu mengurangi pengeroposan tulang dan kelemahan otot. Menambahkan latihan jenis "eksplosif" dengan gerakan tiba-tiba dapat lebih meningkatkan manfaat latihan dalam mencegah efek terburuk dari gayaberat mikro. Demikian pula, berolahraga di centrifuge dapat lebih lanjut mengurangi efek jangka panjang dari gayaberat mikro dan membantu memperkuat otot-otot jantung. Selain itu, perubahan pola makan astronot telah menunjukkan harapan dalam mengurangi efek gayaberat mikro pada tulang dan otot. Terakhir, NASA telah mulai bereksperimen dengan menggunakan obat-obatan untuk memerangi keropos tulang. Secara khusus, NASA telah mulai mengeluarkan astronot bifosfonat, obat yang digunakan untuk mengobati dan mencegah osteoporosis di Bumi. Para ilmuwan berharap bahwa memahami keropos tulang gayaberat mikro dapat diterjemahkan menjadi pengobatan yang lebih baik bagi orang-orang di bumi dengan kelainan tulang seperti osteoporosis.