Forskere studerer virkningen af ​​rumstråling på knogle- og muskelsundhed

Ny forskning af Henry J. Donahue, Ph.d., formand for Institut for Biomedicinsk Teknik og School of Engineering Foundation Professor ved VCU School of Engineering, antyder, at rumstråling kan få astronauter i det ydre rum til at miste yderligere knogle, men ikke mere muskler.

Resultaterne rejser spændende spørgsmål om forholdet mellem knogle og muskler, især for mennesker på Jorden, der beskæftiger sig med aldersrelateret knogle- og muskeltab.

Mens i rummets reducerede tyngdekraft, astronauter mister knogler og muskler fra deres ben, hofter og lænd.

"Knogle er et meget dynamisk væv, " sagde Donahue, der er hovedefterforsker af et projekt finansieret af NASA og National Space Biomedical Research Institute. "Når der stilles flere krav til det, det bliver større at opfylde disse krav." På den anden side, med færre krav til mikrotyngdekraft, "din krop vil ikke spilde tid på at bygge knogler."

Mens NASA forbereder sig på dyb rumrejse, astronauter vil også opleve øget, langvarig udsættelse for rumstråling. Donahue sagde, at foranstaltninger til beskyttelse mod stråling, såsom de "store blyveste, som de tager på dig på lægekontoret, " ville ikke være praktisk på missioner til Mars.

I den første undersøgelse af sin art, Donahues team undersøgte den kombinerede indvirkning af rumstråling og mikrogravitation på knogler og muskler, en hypotese om, at stråling ville forværre knogle- og muskeltab forårsaget af mikrogravitation. Forskere undersøgte mus, hvis bevægelser var begrænsede - en oplevelse svarende til mikrogravitation - og dem, der blev udsat for simuleret rumstråling. Hvad de fandt var, at mens mikrogravitation alene førte til både knogle- og muskeltab, stråling alene gjorde det ikke.

"Stråling plus mikrotyngdekraft forstærker den negative effekt af mikrotyngdekraft på knogler, men påvirker ikke muskeltab, " sagde Donahue. "Det er som om udsættelse for stråling i sig selv ikke påvirker knoglerne, men det gør det mere følsomt over for de negative virkninger af mikrogravitation."

Studiet, "Simuleret rumstråling sensibiliserer knogler, men ikke muskler, over for de katabolske virkninger af mekanisk aflæsning, " vises i august 2017-udgaven af PLOS ONE . Dets resultater tyder på, at astronauter på længerevarende rumrejser ville have betydelige knogle- og muskelkomplikationer. Forskere ønsker at opdage, hvordan man vedligeholder knogle- og muskelsundhed under rumflyvning og lære, hvad forebyggende øvelser kan hjælpe.

Tabet af knogle og muskler, som astronauter oplever i mikrogravitation, svarer til det, der sker, når folk bliver ældre, Donahue sagde, bemærker, at efterhånden som levetiden er vokset takket være medicinske fremskridt, problemet er blevet mere udbredt. Ældre mennesker, han sagde, "fald mere, de brækker deres knogler mere. Det er et kæmpe problem. At forstå forholdet i mikrogravitation mellem knogler og muskler har relevans for effekten af ​​aldring på muskler og knogler."

Donahue sagde, at den næste del af projektet vil være en bioinformatikundersøgelse for at undersøge enhver genetisk variabilitet induceret af mikrogravitation eller stråling i knogler og muskler.