Uit een nieuwe studie blijkt dat astronauten op ruimtemissies van meer dan zes maanden lijden aan tientallen jaren van botverlies, waarvan een groot deel onomkeerbaar kan zijn. Deze ontdekking kan een serieuze uitdaging vormen voor toekomstige bemande missies naar Mars.
Voor missies die zes maanden of langer duren, zorgt blootstelling aan microzwaartekracht in de ruimte ervoor dat astronauten bot verliezen met het equivalent van twee decennia van ouderdom. In een studie die op 30 juni in het tijdschrift werd gepubliceerd, schreven de onderzoekers dat slechts de helft van de verloren botten herstelt na een jaar op aarde, waardoor ze een decennium van leven hebben om hun botten te vormen. Wetenschappelijke rapporten (Opent in een nieuw tabblad).
Botten groeien, net als spieren, altijd en zijn geëvolueerd om zichzelf te hervormen onder de constante mechanische belasting van de aarde. zwaartekracht. En net als spieren, als gewichtdragende botten niet worden gebruikt – zoals tijdens een lange periode van lage zwaartekracht in de ruimte – kunnen ze onomkeerbaar verzwakken.
Verwant: Waarom NASA’s nieuwe megamaanraket ongelooflijk is
“We ontdekten dat gewichtdragende botten bij de meeste astronauten slechts gedeeltelijk hersteld zijn na een jaar ruimtevlucht”, zegt hoofdauteur Lee Gabel, universitair hoofddocent kinesiologie aan de Universiteit van Calgary in Canada. Hij zei in een verklaring. “Dit suggereert dat permanent botverlies als gevolg van ruimtevluchten ongeveer gelijk is aan een decennium aan leeftijdsgerelateerd botverlies op aarde.”
Onderzoekers evalueerden de botten van 17 astronauten die op het International Space Station (ISS) hadden gewoond. De gemiddelde leeftijd van de astronauten – 14 mannen en drie vrouwen – was 47. De duur van hun verblijf aan boord van het International Space Station varieerde van vier tot zeven maanden.
Om de achteruitgang en het herstel van de botten van astronauten te volgen, scanden onderzoekers specifieke delen van het lichaam van de astronauten – zoals de polsen, enkels en benen – voordat ze naar het internationale ruimtestation reisden en zodra ze terugkeerden. De wetenschappers voerden vervolgens twee vervolgscans uit zes en twaalf maanden nadat de astronauten waren teruggekeerd naar de vaste aarde.
De scans zijn gemaakt met behulp van een technologie genaamd hoge resolutie perifere kwantitatieve tomografie (HR-pQCT), die 3D-beelden van menselijke botstructuur bouwt op schalen die fijner zijn dan de breedte van een mensenhaar. Met behulp van deze scans ontdekten de onderzoekers het botmineraalgehalte en de botdichtheid van de astronauten – belangrijke indicatoren van hoe kwetsbaar de botten waren om te breken.
De resultaten toonden aan dat van de 17 astronauten 16 na een jaar van herstel hun vroegere kracht in de ruimte niet hadden herwonnen. Bovendien hadden de acht astronauten die meer dan zes maanden in de ruimte hadden doorgebracht, na een jaar van herstel, scheenbeenbotten die het equivalent van een decennium van veroudering hadden doorgemaakt en een kracht van 75 pond (334 Newton) minder konden weerstaan dan voorheen hun ruimtemissies. . Daarentegen verslechterden de armbeenderen van de astronauten (de straal) nauwelijks, waarschijnlijk omdat deze botten geen gewicht dragen.
Botten kunnen grofweg in twee lagen worden verdeeld: corticaal en trabeculair. Het corticale deel van het bot vertegenwoordigt ongeveer 80% van de menselijke botmassa Het is de buitenste pilaar van het bot die het zijn vorm geeft. De resterende 20% van de botmassa bestaat uit de trabeculaire component, een trellis-achtige structuur van microscopisch kleine balken en stutten die het corticale bot van binnenuit versterken. Wanneer mensen botdichtheid verliezen, verdwijnt een deel van de trabeculaire honingraat, waardoor de botsterkte afneemt en de kans groter wordt dat deze uitbarst.
“We hebben gezien dat veel van deze verbindingen verloren gaan tijdens ruimtevluchten, en dus is het zeer waarschijnlijk dat, hoewel nieuw bot wordt gevormd bij terugkeer naar de aarde, het vermogen van het lichaam om die verloren staven te vervangen hoogst onwaarschijnlijk is,” zei Stephen Boyd, professor Radiologie aan het Cumming College of Medicine in Calgary, Canada, voor WordsSideKick.com.
vorige zoekopdracht Hij voorspelde dat tijdens een driejarige rondreis naar Mars 33% van de astronauten zou terugkeren met het risico osteoporose te ontwikkelen, een progressieve aandoening die de gaten en ruimtes in de honingraat vergroot, waardoor ze vatbaarder worden voor breuken.
En het zijn niet alleen botten die verslechteren bij lage zwaartekracht. Zoals eerdere studies hebben aangetoond, spierenEn de ogenEn de hersensEn de hartenEn de doornenook al cellen Ze kunnen allemaal worden beschadigd door langdurig verblijf in de ruimte – die allemaal unieke uitdagingen vormen voor langdurige ruimtevluchten. De zilveren voering van de nieuwe studie is dat deadlift-training tijdens de vlucht, verzorgd door het Advanced Resistance Exercise Device (ARED) van het International Space Station, de snelheid van botverlies en verbeterd herstel vertraagde – wat betekent dat specifieke trainingsregimes, apparatuur en gerichte voeding kunnen worden essentieel om astronauten te laten acclimatiseren tijdens lange reizen, zoals een driejarige rondreis naar Mars in de toekomst.
“Omdat krappe ruimtes een beperkende factor zullen zijn voor toekomstige missies voor verkenningsklassen, zal fitnessapparatuur moeten worden geoptimaliseerd om een kleinere voetafdruk te hebben”, schreven de wetenschappers in het onderzoek. “Weerstandstraining (met name deadlift en andere oefeningen voor het onderlichaam) blijft een steunpilaar voor het verminderen van botverlies, maar het toevoegen van springoefeningen aan orbitale systemen kan ook botverlies voorkomen en de dagelijkse oefentijd verkorten.”
De wetenschappers plannen nu een vervolgstudie om het effect van reizen langer dan zeven maanden op botten te onderzoeken. Dit onderzoek was gepland als onderdeel van een NASA-project om de langetermijneffecten van de ruimte op meer dan een dozijn vitale delen van het menselijk lichaam te bestuderen.
“Degenen die meer tijd in de ruimte doorbrachten, verloren meer bot, dus het zou redelijk zijn om aan te nemen dat meer tijd in de ruimte meer botverlies zou kunnen betekenen,” zei Boyd. “Dit is duidelijk een zorg voor missies die jaren kunnen duren (bijvoorbeeld Mars). Maar wat we niet weten, is of het menselijk lichaam op een bepaald moment een plateau van botverlies heeft bereikt. Het lijkt niet waarschijnlijk dat de botten zullen ‘smelten’ “Precies, maar we weten niet tot welk niveau het evenwicht van botverlies kan worden bereikt.”
Naast het helpen van astronauten om gezond te blijven tijdens lange vluchten, biedt het onderzoek ook inzicht in hoe ze zich kunnen aanpassen aan een andere schok in hun systemen: hun terugkeer naar de aarde.
“Net zoals een object zich aan het begin van een missie moet aanpassen aan ruimtevluchten, moet het zich aan het einde ook weer aanpassen aan het zwaartekrachtveld van de aarde”, zei Robert Thirsk, een adviseur en voormalig astronaut aan de Universiteit van Calgary, in de verklaring. “Vermoeidheid, duizeligheid en onbalans waren onmiddellijke uitdagingen voor mij bij mijn terugkeer. Botten en spieren hebben meer tijd nodig om te herstellen na een ruimtevlucht. Maar binnen een dag na de landing voelde ik me weer op mijn gemak om van de aarde te zijn.”
Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.
“Reizende ninja. Onruststoker. Spekonderzoeker. Expert in extreme alcohol. Verdediger van zombies.”
More Stories
Boeing Starliner-astronauten trainen vóór de lancering op 6 mei (foto's en video)
De CEO van Immunic, Dr. Daniel Veit, markeert Wereldimmunologiedag door de cruciale rol ervan te bespreken
Het Japanse model voor het opruimen van ruimteafval nadert zijn doel: een record