واحدة من العقبات التي تعترض الرحلات الفضائية الطويلة هي فقدان العضلات التي يعاني منها رواد الفضاء. يطلق عليه الضمور ، وتقول وكالة ناسا أن رواد الفضاء يمكن أن يفقدوا ما يصل إلى 20 ٪ من كتلة العضلات خلال المهام التي تتراوح من 5 إلى 11 يومًا فقط. يؤثر فقدان العضلات هذا على ما يسمى "العضلات المضادة للجاذبية" ، بما في ذلك عضلات الساق ، الرباعية الرؤوس وعضلات الظهر والرقبة.
إن فقدان العضلات هذا يجعل من الصعب على رواد الفضاء إكمال مهامهم ، خاصة عندما تحدث مهمات إلى المريخ. يمكن أن يكون أيضًا خطيرًا جدًا على رواد الفضاء ، لأنهم يضعفون عند عودتهم إلى الأرض. إذا كانت هناك مشاكل أثناء العودة ، وتحتاج إلى إجراء أي إجراءات طارئة شاقة ، فقد تكون هذه العضلات المفقودة هي الفرق بين الحياة والموت.
ينبع فقدان العضلات من العمل في بيئة الجاذبية الصغرى. في تلك البيئة ، تكون عضلات رائد الفضاء المضادة للجاذبية غير نشطة أثناء النشاط الطبيعي. يمارس رواد الفضاء ما يصل إلى 2.5 ساعة في اليوم في محطة الفضاء الدولية لمكافحة ضمور العضلات ، من خلال ركوب دراجة ثابتة ، أو المشي أو الركض على جهاز المشي ، وباستخدام RED (جهاز تمرين المقاومة).
قامت وكالة ناسا مؤخرًا بتمويل دراسة لمدة 70 يومًا حول فقدان العضلات ، للتحقيق في كيفية تقليل فقدان العضلات لرواد الفضاء. تم نشر الدراسة في PLOS One ، مع عنوان طويل جدًا بحيث لا يمكن استنساخها هنا. بدلاً من استخدام رواد الفضاء الفعليين كمواضيع اختبار ، وهو أمر مستحيل القيام به ، استخدمت الدراسة الأشخاص الذين خضعوا لـ 70 يومًا من HDBR (Head Down Bed Rest.) يعتبر HDBR وكيلًا جيدًا لما يخضع له رواد الفضاء في بيئات الجاذبية الصغرى.
تم إجراء الدراسة من قبل فرع جامعة تكساس الطبي (UTMB) من قبل مجموعة كبيرة من الباحثين. جميع الأشخاص الذين تم اختبارهم كانوا من المتطوعين الذكور الذين يبلغون من العمر 35 عامًا ، بالإضافة إلى أو ناقص 8 سنوات. كانت هناك مجموعة مراقبة بقيت في HDBR لمدة 70 يومًا دون ممارسة التمارين الرياضية أو المكملات الغذائية ، ومجموعة أخرى تلقت العلاج الوهمي وممارسة الرياضة ، ومجموعة أخرى تلقت حقن التستوستيرون وممارسة الرياضة. وشارك ما مجموعه 24 من أفراد الاختبار.
خلال الدراسة ، أخذ الباحثون خزعات من عضلة تسمى Vastus lateralis. إنها أكبر جزء من عضلة الفخذ الرباعية. تم تحليل عينات الأنسجة هذه بحثًا عن البروتينات.
ماذا وجدوا؟
اكتشف الباحثون عدة تغييرات في بروتينات العضلات في Vastus lateralis تم عكسها ، أو على الأقل تمزقها ، عن طريق التمرين. أدت هذه التمارين إلى تنظيم بروتين أكثر صحة داخل ألياف العضلات. أدى علاج التستوستيرون إلى مزيد من التغييرات في البروتينات التي عززت نمو العضلات بما يتجاوز ممارسة الرياضة وحدها.
ربما لا يبدو هذا مفاجئًا للغاية ، لأن معظمنا يعرف ما يفعله التستوستيرون. ولكن هناك المزيد للدراسة. حدد الفريق المؤشرات الحيوية في مواضيع الاختبار التي من المحتمل أن تكون تنبؤية لفقدان العضلات. هناك أيضًا مؤشرات حيوية تنبؤية تشير إلى استجابة قوية لممارسة الرياضة وعلاج فقدان العضلات.
"... من المرجح أن يتضمن تطوير نماذج تنبؤية دقيقة خوارزميات تتضمن لوحات من العديد من البروتينات والعوامل."
من دراسة "الاستقصاء البروتيومي لعضلة الهيكل العظمي البشري قبل وبعد 70 يومًا من الراحة في السرير إلى أسفل الرأس مع أو بدون ممارسة الرياضة والتدابير المضادة لهرمون التستوستيرون"
كما يقولون في دراستهم ، "اكتشاف المؤشرات الحيوية للبروتينات الحساسة قد يسمح في المستقبل بنهج الطب الشخصي من خلال المساعدة في تطوير المزيد من الإجراءات المضادة الموجهة بناءً على ملامح البروتين الأساسية". لذا كلما عرفوا رائد الفضاء بشكل أفضل ، كان بإمكانهم التنبؤ بمنع فقدان العضلات والوقاية منه بشكل أفضل.
قال المؤلف الرئيسي E.Lichar Dillon: "إن الأفكار الفريدة التي اكتسبناها من بروتينات العضلات أثناء الراحة الطويلة في الفراش يمكن تطبيقها يومًا ما للتنبؤ بالتغيرات في كتلة / قوة العضلات في مواقف مختلفة ثم تطوير برنامج شخصي من التمارين والتدابير المضادة الهرمونية". أستاذ مساعد بقسم الطب الباطني.
قال المؤلف الكبير راندال أوربان ، رئيس قسم الأبحاث والأستاذ في UTMB ، "لقد أعطتنا الدراسة القدرة على تحديد المؤشرات الحيوية التي تتنبأ بمدى قابلية الفرد للتدهور في وظيفة العضلات ومدى فعالية التمارين المختلفة والعلاجات الهرمونية في مكافحة الضمور". قسم الطب الباطني.
كما يعترف مؤلفو الدراسة ، هذا نهج بسيط إلى حد ما للمشكلة ، ولكنه خطوة أولى مهمة. على الرغم من تحديد بعض البروتينات التي تعمل كمؤشرات حيوية لضمور العضلات وعلاجها ، فمن المحتمل أن هناك عددًا كبيرًا من البروتينات تعمل معًا.
تقول الدراسة: "كما هو متوقع ، لم يكن أي بروتين فردي حددناه تنبئيًا بالكامل لكل مادة أو وظيفة فسيولوجية تم قياسها ، ومن المرجح أن يتضمن تطوير نماذج تنبؤية دقيقة خوارزميات تتضمن لوحات من العديد من البروتينات والعوامل".
إلى المريخ
سنذهب إلى المريخ بلا شك. تركز الكثير من العناوين الرئيسية حول هذا الجهد على التكنولوجيا لإنجاز المهمة. يتم تطوير صواريخ قوية مثل نظام إطلاق الفضاء والمركبات الفضائية مثل Orion ، لنقل رواد الفضاء إلى المريخ ثم العودة إلى المنزل مرة أخرى.
لكن رواد الفضاء أنفسهم هم الذين يجب عليهم القيام بهذا العمل. تخصص وكالة ناسا الكثير من الموارد لفهم كيف يمكنها تحمل تلك المهام الطويلة. ستكون هذه الدراسة ، والمزيد من المتابعة ، جزءًا رئيسيًا من مهام المريخ الناجحة.
أكثر:
- بيان صحفي: تعلم باحثو UTMB كيفية مكافحة فقدان العضلات بشكل أفضل خلال الرحلات الفضائية
- ورقة بحثية: استقصاء بروتيومي لعضلة الهيكل العظمي البشري قبل وبعد 70 يومًا من الراحة في السرير لأسفل الرأس مع أو بدون ممارسة الرياضة والتدابير المضادة لهرمون التستوستيرون
- وكالة ناسا: صحيفة حقائق ضمور العضلات
- ناسا: جسمك في الفضاء: استخدمه أو فقده
- وكالة الفضاء الكندية: ماذا يحدث للعضلات في الفضاء؟
- سيدني مورنينج هيرالد: رائد الفضاء سكوت كيلي حول الآثار المدمرة لمدة عام في الفضاء
- مجلة الفضاء: ما مدى قوة الجاذبية على المريخ؟
