По проценту в месяц: названы необратимые последствия невесомости для костной массы
Потеря костной ткани у человека и мышей в космосе по большей части связана с недостатком физической активности и особенностями распределения силы тяжести, а не с внешними факторами, установили американские исследователи. Результаты получены в ходе самого длительного эксперимента на грызунах, проведенного на МКС.
Исследование провела группа инженеров-биомедиков из Космического научного института BMSIS совместно с биологами из Исследовательского центра NASA им. Эймса. Прошедший на МКС эксперимент показал, что у подопытных мышей, которые провели на орбите чуть более месяца, происходит потеря массы и плотности костной ткани.
Такие же изменения были выявлены у астронавтов на МКС во время прошлых исследований. В среднем они теряют около 1% плотности костной ткани каждый месяц. Это означает, что за время длительной экспедиции (которая может занимать от 6 до 12 месяцев), потеря костной массы будет сопоставима с той, что происходит за десятилетия. Тогда же ученые сделали вывод, что физические упражнения могут помочь в решении проблемы, но не способны полностью ее устранить.
Новый эксперимент проводился на грызунах, чтобы понять, вызвана ли потеря костной массы влиянием силы тяжести или влияние оказывают другие факторы, такие как космическая радиация. Поскольку люди ходят на двух ногах, большая часть воздействия силы тяжести приходится на позвоночник, бедра и голени. У четвероногих животных сила тяжести распределяется иначе: основная нагрузка приходится на бедра и ноги. Это говорит о том, что кости млекопитающих, на которые приходится вес на Земле, в наибольшей степени подвержены воздействию микрогравитации в космосе.
Результаты показали, что у грызунов, отправленных на орбиту на 37 дней, большая часть потери костной массы пришлась на бедренные кости — части скелета, которая получает основную нагрузку. В то же время более плотная кость, образующая тазобедренный сустав, потеряла совсем немного массы. Это доказывает, что изменения, вероятно, были вызваны изменением силы тяжести и недостатком физической нагрузки. Другие факторы оказались ни при чем.
Показатели сравнили с «контрольной группой» мышей, которые оставались на Земле в клетках, ограничивающих передвижение. У них также наблюдалось снижение плотности костей, но в меньшей степени, чем у грызунов, отправленных на МКС. Чтобы учесть стрессовые факторы и перегрузки, вызванные запуском ракеты и невесомостью, для испытуемых в наземной лаборатории также имитировали космический полет.
«Если бы космическая радиация на низкой околоземной орбите или другие системные факторы были основными причинами потери костной массы во время космического полета, мы бы ожидали системных изменений в костной системе», — пояснили исследователи. Если бы воздействие исходило извне, например, из-за радиации, разрушения происходили бы на внешних частях кости. Однако ситуация оказалась противоположной — кости разрушались изнутри.
Авторы работы предположили, что решить проблему, вероятно, не удастся за счет изменения рациона питания космонавтов или повышения уровня защиты от космического излучения. Следовательно, если в будущем человек направится в длительные космические путешествия, например, на Марс, потребуются другие подходы. Пока наиболее эффективным методом для профилактики потери массы костной ткани остается физическая активность.
Ранее американские ученые подтвердили, что упражнения, такие как прыжки, могут помочь бороться с разрушением хрящей коленных суставов космонавтов во время длительных космических полетов. Эксперименты на грызунах показали, что тренировки делают соединительную ткань суставов толще, при этом увеличивается и плотность самих костей.
Самое популярное
