Невагомість звучить весело, але тривале перебування в негравітаційному середовищі може призвести до негативних побічних ефектів - таких як ослаблення кісток в організмі людини!
1 жовтня 2001 р: Всім відомо, що космос небезпечний.
Деякі небезпеки очевидні: вакуум, сильний холод та вплив раптових і непередбачуваних випромінювань Сонця.
Інші небезпеки менш помітні. Наприклад, наслідки тривалого впливу невагомості на організм людини можуть бути повільними і незначними - але не менш небезпечними, якщо астронавти не вживають належних запобіжних заходів.
Праворуч: Втрата кісткової маси, яку багато людей відчувають у космосі, послаблює кістки, що може стати проблемою, коли людина повертається в навколишнє середовище з гравітацією, наприклад, на Землю або Марс. Зображення надано космічним центром Джонсона НАСА.
Ослаблення кісток, спричинене поступовою втратою кісткової маси, є особливо серйозним ефектом, який характеризує дуже тривалі космічні подорожі. Дослідження космонавтів та астронавтів, які кілька місяців жили на станції "Мир", показали, що космічні мандрівники можуть втрачати від 1 до 2 відсотків загальної кісткової маси на місяць - проблема, яку лікарі поки не знають, як запобігти. "Величина цих [втрат] змусила НАСА розглядати втрату кісткової тканини як невід'ємний ризик довготривалих космічних польотів", - говорить д-р Джей Шапіро, керівник групи, яка вивчає проблеми, пов'язані з кістками, в Національному інституті космічних біомедичних досліджень (
Національний космічний біомедичний дослідницький інститут).
Однак космічні мандрівники турбуються не лише про втрату кісткової маси. Щонайменше 10 мільйонів людей страждають від цієї проблеми в США, як і незліченна кількість людей у всьому світі - проблема, яка називається остеопороз. Жінки, які перебувають у стадії постменопаузи, особливо схильні до остеопорозу, але більшість людей заражаються цим захворюванням з віком, незалежно від нашої статі. Вчені сподіваються, що розгадка таємниці втрати кісткової маси в космосі надасть важливі дані для визначення причини остеопорозу тут, на Землі.
Астронавти часто зазнають втрат у кістках нижньої середньої частини тіла, особливо в поперековому відділі хребців та в кістках ніг. Зменшення кісткової маси також призводить до збільшення рівня кальцію в крові, що збільшує ризик утворення каменів у нирках.
Дослідники підозрюють, що основною причиною ослаблення кісток у просторі є відсутність ваги.
Вниз: Життя в космосі може здатися дуже веселим, але деякі наслідки невагомості на організм людини можуть зіпсувати вечірку. Космонавти відчувають деякі з них - болі в спині та запаморочення - тоді як інші наслідки, такі як втрата кісткової маси, можна виявити лише за допомогою спеціальних пристроїв. Це зображення було зроблено в Skylab НАСА. Зображення надано Національним інститутом космічних біомедичних досліджень.
Під час цього вільного падіння суглобів кісткам не потрібно надавати необхідну підтримку під час рухів або навіть для підтримки постави. Як результат, стрес, який зазвичай докладається до кісток (тобто механічне навантаження), дуже незначний або дорівнює нулю. Вчені вважають, що відсутність напруги в кістках може бути причиною поступової втрати кісткової маси, яка впливає на людей, які проводять багато часу в космосі. (Ця відсутність напруги, яка присутня у деяких сидячих землян, таких як прикуті до ліжка через хворобу або похилий вік, також сприяє породженню остеопорозу).
Люди думають про кістки як про жорсткі колонки кальцію, які не зазнають жодних змін. Але кістки насправді є динамічними тканинами, постійно зазнаючи модифікацій у відповідь на стрес, що на них діє. (Це дозволяє археологам, наприклад, визначити, належала група скелетних решток робітникові чи аристократу. Постійне напруження, яке створюється м’язами у працівника, змушує його кістки змінювати область в області вставки м’язів).
Праворуч: Кістки, які підтримують більшу частину ваги тіла - позначені світло-фіолетовим кольором - також є найбільш ураженими втратою кісткової маси в просторі. Зображення надано Національним інститутом космічних біомедичних досліджень.
Протягом тривалих періодів невагомості кісткова маса, здається, зменшується, оскільки відсутність навантаження на кістки зупиняє утворення остеобластів. Наявність меншої кількості відновлювальних клітин у кістках, разом із постійним рівнем активності, яка має тенденцію руйнувати кістку, призводить до чистої втрати кісткової маси.
Причина, по якій невагомість буде стримувати розвиток остеобластів, є предметом дослідницького проекту, який зараз проводиться в Університеті Вандербільта. Ключовою молекулою у розвитку остеобластів є фермент креатинкіназа-В. Дослідники намагаються знайти молекули, які регулюють активність цього ферменту в організмі і на які з цих хімічних речовин впливає відсутність гравітації, в надії, що ця інформація знайде спосіб стимулювати вироблення остеобластів в організмі. простору.
Інше дослідження, проведене в Медичному коледжі штату Джорджія, досліджує можливий зв’язок між прийомом їжі та руйнуванням кісткової маси. Вживання їжі призводить до збільшення рівня гормону - т.зв. глюкозозалежний інсулінотропний пептид -- в крові. Основна функція цього гормону - стимулювати вироблення інсуліну після їжі, що в свою чергу спонукає клітини поглинати глюкозу, що міститься в крові.
Кісткові клітини також чутливі до цього гормону. Вчені з'ясували, що коли цей гормон зв'язується з молекулою отримання присутність у кісткових клітинах, активність остеокластів (клітин кісткових структур) зменшується, тоді як остеобластів (кістковопродукуючих клітин) зростає.
Чи можна буде давати космонавтам добавку цього гормону, щоб запобігти руйнуванню кісток? Вчені досі не знають.
Генетичний макіяж також може бути важливим, як припускають різні ступені втрати кісткової маси, що спостерігаються у різних космонавтів і космонавтів.
"Середньомісячна втрата кісткової маси оцінюється в один-два відсотки", - говорить Шапіро. "Деякі люди втратили до 20 відсотків нижчої кісткової маси тіла під час шестимісячних поїздок, тоді як інші не зазнали жодних втрат за весь цей час".
Вгорі: Дослідження, проведені в NASA, завершились розробкою швидкого та недорогого інструменту, що вимірює твердість кісток і дозволяє виміряти величину остеопорозу. Вимірювання проводяться без опромінення пацієнта. [див. більше інформації]
"Втрати кісток такого масштабу значно збільшують частоту переломів, яка може бути до п'яти разів перевищувати очікувані в нормальних кістках тут, на Землі", - додає Шапіро. "Перелом кінцівки, наприклад, за участю кожного шостого члена екіпажу в космосі, може поставити під загрозу цілі місії".
Насправді, Шапіро додає: "Проблему втрати кісткової маси потрібно вирішити до того, як люди виконуватимуть фізичні завдання, які можуть бути небезпечними [після тривалої негравітаційної подорожі]". Наприклад, майбутнім космонавтам, які відвідують Марс, знадобляться міцні здорові кістки, коли вони залишать космічний корабель до Червоної планети.
Незважаючи на те, що людям ще залишається трохи часу, щоб стрибнути на поверхню Марса, втрата кісткової маси є короткостроковою проблемою. На вигляд нашої планети мільйони людей страждають на остеопороз - хворобу, яка вражає як звичайних людей, так і космічних дослідників. Дослідники кажуть, що якщо цю проблему вдасться вирішити в космосі, це може повернути довгоочікуване полегшення на Землю.
Посилання на МережуУправління фізичних та біологічних досліджень НАСА -- Спроба розгадати головоломки, такі як остеопороз, за допомогою космічних досліджень.
Сила тяжіння (але це добре) -- стаття Science @ NASA (іспанською): Людське тіло може переживати дивні речі в просторі, де зникає знайоме тяжіння сили тяжіння.
Запитання та відповіді щодо остеопорозу -- сторінка Американської асоціації Медичні жінки.
Дослідницька група з питань втрати кісткової маси -- Домашня сторінка підрозділу Національного інституту космічних біомедичних досліджень (INIBE), який вивчає втрату кісткової маси в космосі. Цей сайт також має посилання на інші підрозділи INIBE, які займаються різними темами, пов’язаними з космічними подорожами.
Запобігання втраті кісткової маси під час космічних польотів -- інформація про дослідження, проведені в Університеті Вандербільта, обговорювана в цій статті.
Субрегіональна оцінка втрати кісткової маси-- Перелік фактів з експерименту з втратою кісткової маси, проведеного на Міжнародній космічній станції під час Другої експедиції. Дізнайтеся більше про цей експеримент тут від Космічного центру Джонсона НАСА.
Користь від медицини завдяки дослідженню НАСА щодо втрати кісткової маси -- інформація про те, як дослідження, проведені для розгадування таємниці втрати кісткової маси в космосі, сприяють лікуванню остеопорозу.
Велика допомога для вивчення кісток -- Інструмент, що вимірює твердість кісток без використання випромінювання, був розроблений для вивчення втрати кісткової маси в космосі, але він також корисний для діагностики цієї проблеми тут, на Землі.
Кінетика кальцію під час польотів у космос -- технічна інформація про те, як регулюється рівень кальцію в організмі, як на поверхні, так і в просторі. Від космічного центру Джонсона НАСА.
Функція кісток -- Національного інституту космічних біомедичних досліджень.
Дослідження росту кісток у космосі -- Національного інституту космічних біомедичних досліджень.
Біотехнологічні дослідження в невагомому середовищі -- від Центру космічних польотів Маршалла НАСА.
Інші посилання в Інтернеті про остеопороз -- Національного інформаційного центру на Похилий вік (Національний інформаційний центр старіння).
Приєднуйтесь до нашого зростаючого списку передплатників - зареєструйтесь тут, щоб отримати нашу негайну службу доставки новин та отримувати електронне повідомлення кожного разу, коли ми публікуємо нову статтю.