Космічні подорожі та втрата кісткової маси поговоримо про науку

Резюме Поділитися на:

Космічні подорожі часто використовувались як тема у фільмах. Однак далекі космічні подорожі стануть прохолодною та захоплюючою можливістю для простих людей у не такому далекому майбутньому. Наприклад, НАСА будує космічний корабель "Оріон" з 2009 року. Коли-небудь цей космічний корабель зможе відправити людей за межі орбіти Землі, чого не було з моменту останньої місії "Аполлон" у 1972 році.

Однак ще не час починати планувати свою поїздку на Марс! Є деякі явища, які дослідники медицини ще не закінчили. Зокрема, дуже серйозні проблеми зі здоров’ям пов’язані з довготривалими космічними подорожами. Однією з цих проблем є втрата кісткової маси. Астронавти зазнали втрати кісткової маси навіть під час коротких подорожей ближче до Землі.

На Землі ти постійно зазнаєш а тяжіння гравітаційне до центру планети. Однак, коли астронавти подорожують у космос, вони опиняються в такому стані невагомість або мікрогравітація. Саме це спричиняє втрату кісткової маси. Для кращого розуміння цього явища потрібно мати певні знання про формування кісток та їх утримання в організмі.

З чого зроблені кістки?

Кістки - це різновид сполучна тканина щільний, який допомагає утримувати тіло разом. зв’язок та сухожилля є також сполучною тканиною. Як і будь-яка інша частина людського тіла, кістки складаються з клітин. Клітини кісткової тканини зміцнюються мережами колаген, які утворюються з концентрацій білка колагену. Насправді ваша кісткова тканина дуже схожа на ваше волосся. Що відрізняє кістки від волосся - це той факт, що кістки містять багато неорганічних мінералів, таких як кальцію та фосфат. Ці білки та мінерали осідають на зовнішній поверхні кісткових клітин і таким чином створюють оболонку, яка називається кістковий матрикс. Кістковий матрикс надає кістковій тканині міцність.

У міру дорослішання ваша кісткова тканина постійно руйнується і відновлюється. Цей процес називається реконструкція, і це дуже важливо для вашого загального стану здоров’я. Двома основними типами клітин, які підтримують і регулюють кісткову структуру, є остеобласти та остеокласти.

Остеобласти будують кістки, використовуючи клітини того ж виду, які в іншому контексті стають жировими, м’язовими та хрящовими. Вони роблять це, осідаючи шари колагену. Потім вони відкладають шари мінералів.
Остеокласти відповідають за руйнування кісток і їх реабсорбцію в організмі. Вони використовують ті самі клітини, що і лейкоцити, які відіграють важливу роль у вашому імунна система. Разом з цими клітинами остеокласти розчиняють мінерали на зовнішній поверхні кістки і руйнують кістковий матрикс. Цей процес виділяє велику кількість кальцію. Організм знову засвоює кальцій. Даємо назву розсмоктування до цього процесу, справедливо.

Для того, щоб ваші кістки переробляли і підтримували своє здоров'я, важливо, щоб остеобласти та остеокласти знаходились у рівновазі та щоб вони могли нормально спілкуватися.

Існує третій тип кісткової клітини, який називається остеоцитами. Остеоцити - це зрілі кісткові клітини, які остеобласти підтримують усередині кістки. Вони займають місця в кістці, які називаються лакунами. Остеоцити відіграють ряд різних ролей у розвитку та підтримці кісток. Наприклад, вони посилають сигнали до остеобластів і сприяють механічним функціям кісток. Вони також відіграють певну роль у сприйнятті тріщин у кістках та передачі цієї інформації іншим кістковим клітинам.

Що відбувається з кістками в просторі?

Реконструкція - це ключова частина розуміння таких захворювань кісток, як остеопороз. Це також пояснює явище втрати кісткової маси у космонавтів у космосі. У космосі астронавти схильні до космічних польотів остеопенії. Цей фізичний розлад може спричинити втрату космонавтами в середньому щомісяця від одного до двох відсотків своєї кісткової маси. Ця втрата кісткової тканини зазвичай відбувається в ногах, стегнах та хребті. Після того, як астронавти повернуться на Землю, ці кістки потребують від трьох до чотирьох років.

Ти знав?

Витончення кісткової маси також спричиняє збільшення рівня кальцію в крові. Це збільшує ризик утворення каменів у нирках.

Ми вже знаємо, що ваші кістки постійно змінюються через переформування. Пам’ятайте, астронавти працюють в умовах мікрогравітації в космосі. Це означає, що їхні кістки не зазнають тиску боротьби їхнього тіла проти дії сили тяжіння. Вчені також знають, що фізичні вправи важливі для підтримки здоров’я кісток та регулювання активності остеобластів та остеокластів. Вправи допомагають зберегти міцність кісток, а м’язи - міцними. Тому це стає ключовим способом допомогти астронавтам зменшити відсоток втрати кісткової тканини, який вони відчувають у космосі. Щоб зменшити втрату кісткової маси, космонавтам слід приділяти фізичним вправам щонайменше дві години на день.
На Землі діяльність Росії Вага підшипника, як ходьба, біг та гра в баскетбол - це найкращі способи нарощування кісткової маси. Цій діяльності в космосі важко потурати через мікрогравітацію. Космонавти повинні використовувати обмежувачі, щоб прив’язати їх до бігової доріжки, щоб вони могли відчути ті самі переваги ходьби та бігу!

Чим можуть допомогти вчені?

Було проведено ряд досліджень, які проводяться ще, щоб краще зрозуміти втрату кісткової маси, що відбувається в космосі. Дослідження 2013 року порівнювало втрату кісткової маси космонавтів, які виконували лише фізичні вправи в космосі, з втратами космонавтів, які займалися спортом у поєднанні з прийомом бісфосфонатів - класу препаратів, що вже застосовувались для лікування остеопорозу у літніх людей. Це дослідження дійшло висновку, що прийом бісфосфонати у поєднанні з фізичними вправами було б корисно для захисту космонавтів від сильної втрати кісткової маси під час тривалих космічних подорожей.

Ще одне дослідження було проведено з групою з шести мишей, відправлених у космос. Генетична терапія була використана для стимулювання у трьох з них збільшення продукування плейотрофін (PTN), білок, який сприяє розвитку кісток. Результати були дуже позитивними: миші, які продукували більше PTN, втратили лише 3% від обсягу хребта, порівняно із втратою 41,5% у необроблених мишей.

В даний час проводиться дослідження в Міжнародна космічна станція (МКС) допоможе вченим краще зрозуміти втрату кісткової маси в космосі та на Землі. Проект раннього виявлення остеопорозу в космосі НАСА досліджує, як такі фактори, як фізичні вправи та дієта в космосі, працюють на запобігання втраті кісткової маси у космонавтів. МКС також має систему біокультури, яка дозволить вченим досліджувати стовбурові клітини та досліджувати їх застосування для втрати кісткової маси в космосі. Зовсім недавно вчені почали досліджувати способи отримання нових кісток!

Ти знав?

NASA заснувало університет мікрогравітації. Цей заклад надає студентам та вихователям університетів від дитячого садка до середньої школи можливість вчитися та проводити експерименти в умовах мікрогравітації!

Тож, поки космічний політ пов’язаний із певними ризиками для здоров’я, вчені активно вивчають шляхи зменшення або навіть усунення ризику втрати щільності кісткової тканини у космонавтів. А хто знає? Це дослідження може допомогти їм знайти ліки від остеопорозу!