Microgravitatea slăbește atât osul, cât și mușchii. Efectele sunt interconectate, deoarece slăbirea mușchilor accelerează slăbirea osului. Acest lucru poate lăsa astronauții cu pierderi musculare și osoase pe termen lung. Înțelegerea - și, sperăm, combaterea - efectele microgravitației asupra oaselor și mușchilor astronauților reprezintă o provocare critică pentru călătoriile spațiale.
Putere musculara
Microgravitatea slăbește mușchii în mai multe moduri, care au fost explorate într-un studiu din 2003 realizat de Universitatea din Udine din Italia. După aproximativ 240 de zile în spațiu, puterea totală a astronauților scade la aproximativ 70% din puterea lor inițială. Mușchii umani au două tipuri de fibre musculare, care sunt afectate ușor diferit, deși ambele slăbesc. Fibrele cu mișcare lentă slăbesc la aproximativ aceeași rată ca și rezistența totală. Cu toate acestea, fibrele musculare cu contracție rapidă se atrofiază și mai repede și, după aproximativ șase luni, au aproximativ 45% din forța lor inițială. Acest lucru lasă mușchii astronauților foarte slăbiți. În mod curios, pierderea musculară pare să se întâmple cel mai radical în partea superioară a corpului, în timp ce pierderea osoasă tinde să provoace cele mai grave efecte asupra corpului inferior.
Pierderea oaselor
Microgravitatea determină osteopenie, pierderea densității osoase, o afecțiune legată de osteoporoză. De fapt, acordați doctorului Jay Shapiro, șeful echipei pentru studii osoase la Institutul Național de Cercetări Biomedice Spațiale, „amploarea acestei (probleme) a determinat NASA să considere pierderea osoasă ca un risc inerent de zboruri spațiale extinse. "O componentă majoră a acestei probleme provine din activitatea la nivelul celularului nivel. În condiții normale, un set de celule numite osteoclaste separă osul în timp ce un alt tip de celulă osoasă, osteoblastele creează în același timp os nou. Cu toate acestea, osteoblastele răspund la stres, construind osul acolo unde corpul îl împinge. În spațiu, oasele simt foarte puțin stres, deoarece gravitația nu trage de oase, iar mușchii slăbiți pun mai puțin stres pe oase. Acest lucru face ca procesul de dărâmare a osului vechi și de construire a osului nou să cadă din sincronizare, rezultând oase slăbite. Dar alți factori par să contribuie și la această problemă. De exemplu, organismul tinde să producă fibre de colagen malformate în microgravitație, ceea ce contribuie la scăderea sănătății osoase.
Simptomele microgravitației
La nivel clinic, aceste modificări ale osului și mușchilor provoacă multe probleme astronauților. Pierderea osoasă este mai pronunțată în jumătatea inferioară a corpului, unde astronauții pot pierde 1 până la 2 la sută din masa osoasă pe lună, deși se pare că se va reduce la aproximativ 20% pierderea osoasă în cel mai lung timp zboruri spatiale. Slăbirea oaselor și a mușchilor seamănă în cele din urmă cu efectele perioadelor prelungite de repaus la pat. Astronauții au nevoie de timp pentru a-și adapta mușchii la gravitația Pământului. În plus, calciul se acumulează în sânge, pe măsură ce oasele își pierd masa. Acest lucru promovează pietrele la rinichi la astronauți.
Combaterea problemelor de sănătate
NASA are la dispoziție mai multe metode pentru a combate aceste condiții. În primul rând, exercițiul în spațiu ajută la diminuarea pierderii osoase și a slăbiciunii musculare. Adăugarea de exerciții de tip „exploziv” cu mișcări bruște poate crește și mai mult beneficiul exercițiului fizic în evitarea celor mai grave efecte ale microgravitației. În mod similar, exercițiile fizice cu o centrifugă pot reduce efectele pe termen lung ale microgravitației și pot ajuta la întărirea mușchilor inimii. În plus, modificările aduse dietei astronauților s-au dovedit promițătoare în scăderea efectelor microgravitației asupra oaselor și mușchilor. În cele din urmă, NASA a început să experimenteze utilizarea medicamentelor pentru combaterea pierderii osoase. Mai exact, NASA a început să elibereze astronauții bifosfonat, un medicament utilizat pentru tratarea și prevenirea osteoporozei pe Pământ. Oamenii de știință speră că înțelegerea pierderii osoase prin microgravitație se poate traduce într-un tratament mai bun pentru persoanele de pe pământ cu tulburări osoase, cum ar fi osteoporoza.