Колапс кровообігу на Землі - звіт про інновації
Невагомість - це велике фізичне навантаження для астронавтів на роботі. Фото: NASA.
Чому астронавти не можуть регулювати свій кров'яний тиск після повернення/дослідження причин у імітованій невагомості
Важко встати на ноги, якщо довго лежати в ліжку. І кожен, хто проводить місяці в космосі, як відомо, має проблеми з ходінням по землі з прямостоячим Гангом. Вчені з клініки медичного університету в Гейдельберзі за допомогою "астронавтів-дослідників" досліджували, чому кровообіг лише повільно відновлюється, перебуваючи в невагомості. Оксид азоту (NO), який може розширювати судини, відіграє ключову роль у регуляції артеріального тиску.
Дослідження є частиною "Дослідження Bedrest" у Кельні, яке було рекламоване Європейським космічним агентством (ESA) та проведено Інститутом аерокосмічної медицини Німецького аерокосмічного центру (DLR) у Кельні. Загалом дванадцять команд науковців з Європи та США використовують добровольців для тестування, щоб дослідити наслідки, які імітується двотижнева невагомість і погана дієта космонавтів, на масу тіла, метаболізм кісток і серцево-судинну систему. "Це не лише відсутність сили тяжіння, що викликає фізичні проблеми у космонавтів, але також їх низький голод і спрага", - пояснює д-р. Крістіан Гессен, кафедра клінічної фармакології та фармакоепідеміології Університетської лікарні Гейдельберга (медичний директор проф. Д-р Вальтер Хефелі). Відсутність споживання їжі може негативно позначитися на їх фізичному стані в просторі.
Дослідження на випробовуваних/два тижні постільного режиму та дієти
Ці особливі умови максимально природно імітуються в Кельні. Вчетверте десять здорових чоловіків у віці від 20 до 35 років взяли участь у чотиритижневому дослідженні. Половина з них провела два тижні в постільному режимі при 6 градусах голови вниз. Подібно до невагомості, це полегшує ваші кістки та м’язи та переміщує рідину з нижньої частини у верхню частину тіла. Протягом чотирьох етапів дослідження кожен учасник брав участь у двох із цих етапів постільного режиму. У дві з чотирьох фаз тесту (одна з постільними режимами та одна без них) учасники також отримують низькокалорійну дієту.
То яка головна причина проблем із кровообігом, від яких страждають багато астронавти, повертаючись на Землю? Недостатнє споживання їжі та рідини та/або відсутність стресу при невагомості? "Ми досліджуємо, як змінюється регуляція судинної системи під час низькокалорійної дієти та/або постільного режиму", - каже доктор. Гессен, який працював на місці в дослідницькому центрі DLR. "Для цього ми даємо учасникам тесту невелику кількість різних досліджуваних речовин і вимірюємо, як змінюється кровотік на передпліччі". Гейдельберзьких вчених особливо цікавить, чи виділяється оксид азоту (NO). Ця молекула відіграє центральну роль у розширенні судин і, таким чином, регулюванні артеріального тиску.
"Фермент, відповідальний за утворення NO, ендотеліальна NO-синтаза (eNOS), імовірно, регулюється за допомогою постільного режиму та дієти, і таким чином утворюється менше NO", - пояснює д-р. Гессен. За це можуть бути відповідальні різні механізми: з одного боку, двотижнева нерухомість (регулярні заняття спортом активує eNOS), а з іншого - відсутність рідини, спричинена лежачими головами та/або дієтою. Це зменшує зсувні сили, які чинять тиск на стінки судини і відомі як стимул для утворення NO.
Результати досліджень, важливі для людей похилого віку та лежачих пацієнтів
"Ці обстеження отримають користь не лише від майбутніх астронавтів, а й від людей похилого віку та пацієнтів, яким доведеться довго лежати в ліжку", - говорить професор Хефелі. Оскільки старіння та триваліший постільний режим мають деякі важливі фізичні характеристики, спільні з невагомістю: об’єм крові зменшується, серцево-судинна система може бути менш точно регульована, а кісткова та м’язова маса зменшуються. Краще розуміння основних механізмів може допомогти запобігти цим проблемам або протидіяти їм.