Безтегловността звучи забавно, но продължителният престой в негравитационна среда може да доведе до негативни странични ефекти - като отслабване на костите в човешкото тяло!
1 октомври 2001 г.: Всички знаят, че пространството е опасно.
Някои от опасностите са очевидни: вакуум, екстремен студ и излагане на внезапни и непредсказуеми лъчения от Слънцето.
Други опасности са по-малко забележими. Ефектите от продължителното излагане на безтегловност върху човешкото тяло например могат да бъдат бавни и фини - но не по-малко опасни, ако астронавтите не вземат подходящи предпазни мерки.
Вдясно: Загубата на костна маса, която много хора изпитват в космоса, отслабва костите, което може да бъде проблем, когато човекът се върне в среда с гравитация, като Земята или Марс. Снимката е предоставена от космическия център Джонсън на НАСА.
Отслабването на костите, причинено от прогресивната загуба на костна маса, е особено сериозен ефект, който характеризира много дълги космически пътувания. Изследвания на космонавти и астронавти, които са живели няколко месеца на гара Мир, разкриват, че космическите пътешественици могат да губят от 1 до 2 процента от общата си костна маса на месец - проблем, който лекарите все още не знаят как да предотвратят. „Размерът на тези [загуби] накара НАСА да разглежда загубата на кост като присъщ риск от дългосрочен космически полет“, казва д-р Джей Шапиро, ръководител на екипа, изучаващ проблеми, свързани с костите в Националния институт за космически биомедицински изследвания (
Национален институт за космически биомедицински изследвания).
Космическите пътешественици обаче не са единствените, които се притесняват за загубата на костна маса. Най-малко 10 милиона души страдат от този проблем в Съединените щати, както и неизвестен брой хора по света - проблем, който носи името остеопороза. Жените, които са в постменопаузален стадий, са особено предразположени към остеопороза, но по-голямата част от хората се заразяват с това заболяване с възрастта, независимо от пола ни. Учените се надяват, че решението на загадката за загуба на костна маса в космоса ще предостави важни данни за определяне на причината за остеопорозата тук на Земята.
Астронавтите често изпитват загуби в костите на долната средна част на тялото, особено в лумбалните прешлени и в костите на краката. Намаляването на костната маса също води до повишаване на нивата на калций в кръвта, което увеличава риска от камъни в бъбреците.
Изследователите подозират, че основната причина за отслабването на костите в космоса е липсата на тегло.
Надолу: Животът в космоса може да звучи много забавно, но някои от ефектите на безтегловността върху човешкото тяло могат да развалят партито. Астронавтите изпитват някои от тях - болки в гърба и световъртеж, докато други ефекти като загуба на костна маса могат да бъдат открити само със специални устройства. Това изображение е направено в Skylab на НАСА. Снимката е предоставена от Националния институт за космически биомедицински изследвания.
По време на това съвместно свободно падане костите не трябва да осигуряват необходимата опора по време на движения или дори да поддържат стойка. В резултат на това стресът, който обикновено се прилага върху костите (т.е. механичен стрес), е много малък или нулев. Учените смятат, че липсата на напрежение в костите може да е причина за прогресивната загуба на костна маса, която засяга хората, които прекарват много време в космоса. (Това отсъствие на напрежение при някои заседнали земляни, като тези, приковани в леглото поради заболяване или напреднала възраст, също допринася за генерирането на остеопороза).
Хората мислят за костите като за твърди колони с калций, които не претърпяват никакви промени. Но костите всъщност са динамични тъкани, непрекъснато претърпяващи модификации в отговор на напрежението, приложено върху тях. (Това позволява на археолозите, например, да определят дали група скелетни останки принадлежат на работник или аристократ. Постоянното напрежение, генерирано от мускулите в работника, принуждава костите му да предизвикат промени в региона, където мускулите са вмъкнати).
Вдясно: Костите, които поддържат по-голямата част от телесното тегло - обозначени в светло лилаво - са и тези, които са най-засегнати от загубата на костна маса в космоса. Снимката е предоставена от Националния институт за космически биомедицински изследвания.
По време на продължителни периоди на безтегловност, костната маса изглежда намалява, тъй като липсата на стрес върху костите спира образуването на остеобласти. Наличието на по-малко възстановителни клетки в костите, заедно с постоянното ниво на дейности, които са склонни да разрушават костта, водят до нетна загуба на костна маса.
Причината, поради която безтегловността би възпрепятствала развитието на остеобласти, е предмет на изследователски проект, който в момента се провежда в университета Вандербилт. Ключова молекула в развитието на остеобластите е ензимът креатин киназа-В. Изследователите се опитват да намерят молекулите, които регулират активността на този ензим в тялото и кои от тези химикали са засегнати от липсата на гравитация, с надеждата, че тази информация ще намери начин да стимулира производството на остеобласти в тялото. пространство.
Друго проучване, проведено в Медицинския колеж в Джорджия, разследва възможна връзка между храненето и разрушаването на костната маса. Поглъщането на храна води до повишаване нивата на хормон - т.нар глюкозозависим инсулинотропен пептид -- в кръвта. Основната функция на този хормон е да стимулира производството на инсулин след хранене, което от своя страна стимулира клетките да абсорбират глюкозата, намираща се в кръвта.
Костните клетки също са чувствителни към този хормон. Учените са установили, че когато този хормон се свързва с молекула получаване присъстващ в костните клетки, активността на остеокластите (клетките на костните структури) намалява, докато тази на остеобластите (клетките, произвеждащи кости) се увеличава.
Ще бъде ли възможно да се даде на астронавтите добавка от този хормон, за да се предотврати разграждането на костите? Учените все още не знаят.
Генетичният грим също може да бъде важен, както се предполага от различните степени на загуба на костна маса, наблюдавани при различни астронавти и космонавти.
„Средната месечна загуба на костна маса се оценява на един до два процента“, казва Шапиро. "Някои хора са загубили до 20 процента от долната си телесна костна маса по време на шестмесечни пътувания, докато други не са претърпели загуба през цялото това време.".
Горе: Изследванията, проведени в НАСА, завършиха с разработването на бърз и евтин инструмент, който измерва твърдостта на костите и позволява да се измери степента на остеопороза. Измерванията се извършват без излагане на пациента на радиация. [вижте повече информация]
"Костните загуби от този мащаб значително увеличават честотата на фрактурите, която може да бъде до пет пъти по-голяма от очакваната в нормалните кости тук на Земята", добавя Шапиро. "Фрактура на крайник, например, включваща всеки шести член на екипажа в космоса, може да застраши целите на мисията.".
Всъщност, добавя Шапиро, „проблемът със загубата на костна маса трябва да бъде решен, преди хората да изпълняват физически задачи, които биха могли да бъдат опасни [след дълго пътуване без гравитация]“. Бъдещите астронавти, посещаващи Марс, например, ще се нуждаят от здрави, здрави кости, когато напуснат космическия кораб за Червената планета.
Въпреки че все още има известно време, преди хората да скочат на повърхността на Марс, загубата на костна маса е краткосрочна грижа. На лицето на нашата планета милиони хора страдат от остеопороза - болест, която засяга както обикновените хора, така и космическите изследователи. Изследователите казват, че ако този проблем може да бъде решен в космоса, това може да върне дългоочакваното облекчение на Земята.
Връзки към мрежатаСлужба за физически и биологични изследвания на НАСА -- Опит за решаване на пъзели като остеопороза чрез космически изследвания.
Gravity Hurts (Но това е добре) -- статия на Science @ NASA (на испански): Човешкото тяло може да изпита странни неща в космоса, където познатото привличане на гравитацията изчезва.
Въпроси и отговори за остеопорозата -- страница на Американската асоциация на Медицински жени.
Изследователска група за загуба на костна маса -- Начална страница на отдела на Националния институт за космически биомедицински изследвания (INIBE), който изследва загубата на костна маса в космоса. Този сайт също има връзки към други подразделения на INIBE, които се занимават с различни теми, свързани с космическите пътувания.
Предотвратяване на загуба на костна маса по време на космически полети -- информация за изследванията, проведени в университета Вандербилт, обсъдени в тази статия.
Подрегионална оценка на загубата на костна маса-- Фактически списък от експеримента за загуба на кост, извършен на Международната космическа станция по време на експедиция две. Научете повече за този експеримент тук от космическия център Джонсън на НАСА.
Ползи, предоставени на медицината от изследването на костната загуба, проведено от НАСА -- информация за това как изследванията, проведени за разрешаване на тайната на загубата на костна маса в космоса, допринасят за лечението на остеопороза.
Голяма помощ за изследване на костите -- Инструмент, който измерва твърдостта на костите, без да използва радиация, е разработен за изследване на загубата на костна маса в космоса, но е полезен и за диагностицирането на този проблем тук на Земята.
Кинетиката на калция по време на космически полет -- техническа информация за това как се регулират нивата на калций в организма, както на повърхността, така и в космоса. От космическия център Джонсън на НАСА.
Функцията на костите -- на Националния институт за космически биомедицински изследвания.
Изследване на растежа на костите в космоса -- на Националния институт за космически биомедицински изследвания.
Биотехнологични изследвания в безтегловна среда -- от космическия център за полети на Маршал на НАСА.
Още връзки в мрежата за остеопорозата -- на Националния информационен център на Старост (Национален информационен център за стареене).
Присъединете се към нашия нарастващ списък с абонати - регистрирайте се тук, за да получите нашата услуга за незабавна доставка на новини и получаваме имейл всеки път, когато публикуваме нова статия.