Innehåll
Mikrogravitet försvagar både ben och muskler. Effekterna är sammankopplade, eftersom försvagningen av musklerna snabbar försvagningen av ben. Detta kan lämna astronauter med långvarig muskel- och benförlust. Att förstå - och förhoppningsvis bekämpa - effekterna av mikrogravitet på astronautens ben och muskler utgör en kritisk utmaning för rymdresan.
Muskelstyrka
Microgravity försvagar musklerna på flera sätt, vilket utforskades i en studie från 2003 av University of Udine i Italien. Efter cirka 240 dagar i rymden sjunker astronauternas totala styrka till cirka 70 procent av deras startstyrka. Mänskliga muskler har två typer av muskelfibrer, som påverkas något annorlunda, men båda försvagas. De långsamma ryckfibrerna försvagas i ungefär samma takt som total styrka. Men snabbt ryckande muskelfibrer försvinner ännu snabbare och har efter cirka sex månader cirka 45 procent av sin startstyrka. Detta gör att astronautmusklerna försvagas kraftigt. Märkligt nog verkar muskelförlust ske radikalt i överkroppen, medan benförlust tenderar att orsaka de allvarligaste effekterna i underkroppen.
Benförlust
Mikrogravitet orsakar osteopeni, förlust av bentäthet, ett tillstånd relaterat till osteoporos. I själva verket, enligt Dr. Jay Shapiro, teamledare för benstudier vid National Space Biomedical Research Institute, "storleken på detta (problem) har lett till att NASA anser att benförlust är en inneboende risk för utökade rymdflyg." En viktig komponent i detta problem härrör från aktivitet på cellnivå. Under normala förhållanden, en uppsättning celler som kallas osteoklaster bryter benen isär medan en annan typ av bencell, osteoblaster skapar nytt ben samtidigt. Men osteoblaster svarar på stress och bygger upp ben där kroppen pressar på den. I rymden känner benen mycket lite stress, eftersom tyngdkraften inte drar på benen och försvagade muskler lägger mindre stress på benen. Detta får processen att riva ner gammalt ben och bygga nytt ben att falla ur synk, vilket resulterar i försvagade ben. Men andra faktorer verkar också bidra till frågan. Till exempel tenderar kroppen att producera missbildade kollagenfibrer i mikrogravitet, vilket bidrar till minskad benhälsa.
Symtom på mikrogravitet
På klinisk nivå orsakar dessa förändringar i ben och muskler många problem för astronauter. Benförlusten är mest uttalad i den nedre halvan av kroppen, där en astronauter kan förlora 1 till 2 procent av sin benmassa per månad, även om det verkar jämna ut med cirka 20 procent benförlust i de längsta rymdflygningarna. Försvagningen av ben och muskler liknar i slutändan effekterna av förlängda perioder med säng vila. Astronauter behöver tid för att anpassa sina muskler till jordens gravitation. Dessutom byggs kalcium upp i blodet när benen förlorar massan. Detta främjar njursten i astronauter.
Motverka hälsoproblem
NASA har flera metoder till sitt förfogande för att bekämpa dessa förhållanden. Först hjälper träning i rymden att minska benförlust och muskelsvaghet. Att lägga till "explosiva" övningar med plötsliga rörelser kan ytterligare öka nyttan av träning för att avvärja de värsta effekterna av mikrogravitet. På liknande sätt kan träning i en centrifug ytterligare minska de långvariga effekterna av mikrogravitet och hjälpa till att stärka hjärtans muskler. Dessutom har förändringar av astronautdieten visat löfte om att minska effekterna av mikrogravitet på ben och muskler. Slutligen har NASA börjat experimentera med att använda mediciner för att bekämpa benförlust. Specifikt har NASA börjat utfärda astronauter bisfosfonat, ett läkemedel som används för att behandla och förhindra osteoporos på jorden. Forskare hoppas att förståelse av benförlust av mikrogravitet kan leda till bättre behandling för människor på jorden med bensjukdomar som osteoporos.