כיצד השפעה מיקרו-כבידה משפיעה על עצמותיהם ושריריהם של אסטרונאוטים?

מיקרו-כוח משיכה מחליש גם את העצם וגם את השריר. ההשפעות קשורות זו בזו, שכן היחלשות השריר מאיצה את היחלשות העצם. זה יכול להשאיר אסטרונאוטים עם אובדן שרירים ועצמות לטווח הארוך. הבנה - ובתקווה להילחם - בהשפעות מיקרו-כוח המשיכה על עצמות ושרירים של אסטרונאוטים מהווה אתגר קריטי לנסיעה בחלל.

מיקרוגרביטציה מחלישה את השרירים בכמה דרכים, שנחקרו במחקר שנערך בשנת 2003 על ידי אוניברסיטת אודין באיטליה. לאחר כ -240 יום בחלל, כוחם הכולל של האסטרונאוטים יורד לכ- 70 אחוז מכוח ההתחלה שלהם. לשרירי האדם שני סוגים של סיבי שריר, אשר מושפעים מעט אחרת, אם כי שניהם נחלשים. סיבי העווית האיטיים נחלשים בקצב זהה לחוזק הכולל. עם זאת, סיבי שריר בעוויתות מהירות ניוון במהירות רבה יותר, ולאחר כחצי שנה יש להם כ 45 אחוז מכוח ההתחלה שלהם. זה משאיר את שרירי האסטרונאוטים נחלשים מאוד. באופן מוזר, נראה שאיבוד שרירים קורה בצורה הקיצונית ביותר בפלג הגוף העליון, בעוד שאיבוד עצם נוטה לגרום לתופעות החמורות ביותר בפלג הגוף התחתון.

מיקרוגרביטציה גורמת לאוסטאופניה, לאובדן צפיפות העצם, מצב הקשור לאוסטאופורוזיס. למעשה, מסכים לד"ר ג'יי שפירו, ראש הצוות ללימודי עצם במכון הלאומי לחקר החלל הביו-רפואי, "גודל הבעיה (בעיה) הביא את נאס"א לראות באובדן עצם סיכון מובנה לטיסות חלל מורחבות. "מרכיב עיקרי בבעיה זו נובע מפעילות בסלולר. רָמָה. בתנאים רגילים, קבוצה של תאים הנקראים אוסטאוקלסטים מפרקים עצם בעוד סוג אחר של תאי עצם, אוסטאובלסטים יוצרים עצם חדשה בו זמנית. עם זאת, אוסטאובלסטים מגיבים למתח, ובונים עצם במקום בו הגוף דוחף עליה. בחלל העצמות מרגישות מעט מאוד מתח, מכיוון שכוח המשיכה אינו מושך עצמות ושרירים מוחלשים מפעילים פחות עצמות. זה גורם לתהליך של פירוק עצם ישנה ובניית עצם חדשה ליפול מהסינכרון, וכתוצאה מכך מוחלשות עצמות. אולם נראה כי גורמים אחרים תורמים לנושא. לדוגמא, הגוף נוטה לייצר סיבי קולגן פגומים במיקרו-כבידה, התורם לירידה בבריאות העצם.

ברמה הקלינית, שינויים אלה בעצם ובשריר גורמים לבעיות רבות עבור אסטרונאוטים. אובדן העצם בולט ביותר במחצית התחתונה של הגוף, שם אסטרונאוטים עלולים לאבד 1 עד 2 אחוזים מסת העצם שלהם בחודש, אם כי נראה שהיא מסתמנת באובדן עצם של כ -20 אחוז לאורך זמן טיסות חלל. היחלשות העצם והשרירים דומה בסופו של דבר להשפעות תקופות ממושכות של מנוחה במיטה. אסטרונאוטים זקוקים לזמן כדי להתאים מחדש את שריריהם לכוח המשיכה של כדור הארץ. נוסף על כך, סידן מצטבר בדם כאשר העצמות מאבדות מסת. זה מקדם אבנים בכליות באסטרונאוטים.

לרשות נאס"א מספר שיטות להילחם בתנאים אלה. ראשית, פעילות גופנית בחלל מסייעת בהפחתת אובדן עצם וחולשת שרירים. הוספת תרגילים מסוג "נפץ" עם תנועות פתאומיות עשויה להגדיל עוד יותר את היתרון של פעילות גופנית בהדחת ההשפעות הגרועות ביותר של מיקרו-כוח הכבידה. באופן דומה, פעילות גופנית בצנטריפוגה יכולה להפחית עוד יותר את ההשפעות לטווח הארוך של מיקרו-כוח המשיכה ולסייע בחיזוק שרירי הלב. בנוסף, שינויים בתזונה של אסטרונאוטים הראו הבטחה בהפחתת ההשפעות של כוח המשיכה על העצם והשרירים. לבסוף, נאס"א החלה להתנסות בשימוש בתרופות למאבק באובדן עצם. באופן ספציפי, נאס"א החלה להנפיק אסטרונאוטים ביספוספונט, תרופה המשמשת לטיפול ומניעת אוסטאופורוזיס על פני כדור הארץ. מדענים מקווים כי הבנת אובדן עצם המיקרו-כבידה עשויה לתרגם לטיפול טוב יותר באנשים על פני כדור הארץ עם הפרעות בעצמות כמו אוסטאופורוזיס.