หนึ่งในอุปสรรคต่อภารกิจอวกาศที่ยาวนานคือการสูญเสียกล้ามเนื้อที่นักบินอวกาศต้องทนทุกข์ทรมาน มันเรียกว่าลีบและนาซ่าบอกว่ามนุษย์อวกาศสามารถสูญเสียมวลกล้ามเนื้อได้ถึง 20% ในระหว่างการปฏิบัติภารกิจเพียง 5 ถึง 11 วัน การสูญเสียกล้ามเนื้อนี้ส่งผลกระทบต่อสิ่งที่เรียกว่า "กล้ามเนื้อต่อต้านแรงโน้มถ่วง" รวมถึงกล้ามเนื้อน่อง, quadriceps และกล้ามเนื้อหลังและคอ
การสูญเสียกล้ามเนื้อนี้ทำให้มันยากสำหรับนักบินอวกาศในการทำงานให้เสร็จโดยเฉพาะเมื่อภารกิจสู่ดาวอังคารเกิดขึ้น มันอาจเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อนักบินอวกาศเพราะพวกมันอ่อนแอลงเมื่อพวกเขากลับมาสู่โลก หากมีปัญหาระหว่างการกลับเข้ามาใหม่และพวกเขาจำเป็นต้องปฏิบัติตามขั้นตอนฉุกเฉินที่มีพลังซึ่งกล้ามเนื้อที่ขาดหายไปนั้นอาจเป็นความแตกต่างระหว่างชีวิตกับความตาย
การสูญเสียกล้ามเนื้อเกิดจากการทำงานในสภาพแวดล้อมไมโครแรงโน้มถ่วง ในสภาพแวดล้อมนั้นกล้ามเนื้อต่อต้านแรงโน้มถ่วงของนักบินอวกาศจะไม่ทำงานในระหว่างกิจกรรมปกติ นักบินอวกาศออกกำลังกายวันละ 2.5 ชั่วโมงบนสถานีอวกาศนานาชาติเพื่อต่อสู้กับกล้ามเนื้อลีบโดยการขี่จักรยานนิ่งเดินหรือวิ่งบนลู่วิ่งและโดยใช้อุปกรณ์ RED (Resistance Exercise Device)
เมื่อไม่นานมานี้องค์การนาซ่าได้ให้ทุนสนับสนุนการศึกษา 70 วันเพื่อลดการสูญเสียกล้ามเนื้อ การศึกษาถูกตีพิมพ์ใน PLOS One โดยมีชื่อยาวเกินกว่าจะสร้างได้ที่นี่ แทนที่จะใช้นักบินอวกาศจริงเป็นวิชาทดสอบซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะทำการศึกษาใช้วิชาที่ได้รับ 70 วันของ HDBR (Head Down Bed Rest.) HDBR ถือเป็นตัวแทนที่ดีสำหรับสิ่งที่นักบินอวกาศได้รับในสภาพแวดล้อมไมโครแรงโน้มถ่วง
การศึกษาทำโดย University of Texas Medical Branch (UTMB) โดยนักวิจัยกลุ่มใหญ่ กลุ่มทดสอบทั้งหมดเป็นอาสาสมัครชายอายุ 35 ปีบวกหรือลบ 8 ปี มีกลุ่มควบคุมที่อยู่ใน HDBR เป็นเวลา 70 วันโดยไม่มีการออกกำลังกายหรืออาหารเสริมกลุ่มอื่นที่ได้รับยาหลอกและการออกกำลังกายและอีกกลุ่มหนึ่งที่ได้รับการฉีดฮอร์โมนเพศชายและการออกกำลังกาย มีผู้เข้าร่วมการทดสอบทั้งหมด 24 คน
ในระหว่างการศึกษานักวิจัยได้ทำการตรวจชิ้นเนื้อกล้ามเนื้อชื่อ Vastus lateralis เป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของกล้ามเนื้อ quadricep ที่ต้นขา ตัวอย่างเนื้อเยื่อเหล่านี้ถูกวิเคราะห์หาโปรตีน
พวกเขาพบอะไร
นักวิจัยค้นพบการเปลี่ยนแปลงโปรตีนกล้ามเนื้อหลายอย่างใน Vastus lateralis ที่กลับด้านหรือออกกำลังกายอย่างน้อยทื่อ การออกกำลังกายเหล่านั้นส่งผลให้องค์กรโปรตีนสุขภาพภายในเส้นใยกล้ามเนื้อ การรักษาด้วยฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโปรตีนเพิ่มเติมซึ่งทำให้กล้ามเนื้อมีการเจริญเติบโตมากกว่าการออกกำลังกายเพียงอย่างเดียว
อาจไม่น่าประหลาดใจนักเนื่องจากเราส่วนใหญ่รู้ว่าฮอร์โมนเพศชายทำอะไร แต่ยังมีอีกมากสำหรับการศึกษา ทีมวิจัยได้ทำการระบุตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในหัวข้อทดสอบซึ่งอาจทำนายการสูญเสียกล้ามเนื้อได้ นอกจากนี้ยังมีไบโอมาร์คเกอร์ทำนายการตอบสนองที่แข็งแกร่งต่อการออกกำลังกายและการรักษาเพื่อต่อสู้กับการสูญเสียกล้ามเนื้อ
“ …การพัฒนาแบบจำลองการทำนายที่แม่นยำน่าจะเกี่ยวข้องกับอัลกอริธึมที่ประกอบด้วยแผงของโปรตีนและปัจจัยต่าง ๆ ”
จากการศึกษา“ การตรวจสอบโปรตีนของกล้ามเนื้อโครงร่างมนุษย์ก่อนและหลัง 70 วันของการนอนลงบนเตียงโดยมีหรือไม่มีการออกกำลังกาย
ดังที่พวกเขากล่าวในการศึกษาของพวกเขา“ การค้นพบโปรตีนชีวภาพที่มีความละเอียดอ่อนในอนาคตอาจอนุญาตให้ใช้วิธีการแพทย์เฉพาะบุคคลได้ในอนาคตโดยช่วยในการพัฒนาวิธีการตอบโต้ที่มุ่งเน้นมากขึ้น ดังนั้นยิ่งพวกเขารู้จักนักบินอวกาศมากเท่าไรพวกเขาก็จะสามารถทำนายและป้องกันการสูญเสียกล้ามเนื้อได้ดีขึ้น
“ ข้อมูลเชิงลึกที่ไม่เหมือนใครที่เราได้รับจากโปรตีนของกล้ามเนื้อในระหว่างการพักผ่อนบนเตียงนาน ๆ อาจนำไปประยุกต์ใช้ในการทำนายการเปลี่ยนแปลงมวลกล้ามเนื้อ / ความแข็งแรงในสถานการณ์ต่างๆแล้วพัฒนาโปรแกรมการออกกำลังกายและการตอบโต้ของฮอร์โมน , UTMB ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในภาควิชาอายุรศาสตร์
“ การศึกษาทำให้เรามีความสามารถในการระบุตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่ทำนายว่าแต่ละคนมีความอ่อนไหวต่อการทำงานของกล้ามเนื้อลดลงอย่างไรและวิธีการออกกำลังกายและการรักษาด้วยฮอร์โมนที่แตกต่างกันอย่างมีประสิทธิภาพสามารถต่อสู้กับอาการฝ่อ” Randall Urban, หัวหน้าเจ้าหน้าที่วิจัย แผนกอายุรศาสตร์
ในฐานะผู้เขียนของการศึกษารับทราบนี้เป็นวิธีที่ค่อนข้างง่ายในการแก้ไขปัญหา แต่เป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญ แม้ว่าพวกเขาจะระบุโปรตีนบางตัวที่ทำหน้าที่เป็นไบโอมาร์คเกอร์สำหรับกล้ามเนื้อลีบและการรักษา แต่ก็มีโปรตีนจำนวนมากที่ทำงานร่วมกัน
“ ตามที่คาดไว้ไม่มีโปรตีนส่วนบุคคลใดที่เราระบุว่าสามารถทำนายได้อย่างสมบูรณ์สำหรับทุกวิชาหรือหน้าที่ทางสรีรวิทยาที่วัดได้และการพัฒนาแบบจำลองการทำนายที่ถูกต้องน่าจะเกี่ยวข้องกับอัลกอริธึมที่ประกอบด้วยแผงของโปรตีนและปัจจัยต่างๆ
ไปยังดาวอังคาร
เรากำลังจะไปดาวอังคารอย่างไม่ต้องสงสัย พาดหัวข่าวมากมายเกี่ยวกับความพยายามมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีเพื่อให้งานเสร็จ จรวดที่ทรงพลังเช่น Space Launch System และยานอวกาศอย่าง Orion ได้รับการพัฒนาเพื่อให้นักบินอวกาศไปยังดาวอังคารแล้วกลับบ้านอีกครั้ง
แต่มนุษย์อวกาศเองนั้นเป็นคนที่ต้องทำงาน นาซ่ากำลังทุ่มเททรัพยากรจำนวนมากเพื่อทำความเข้าใจว่าพวกเขาสามารถอดทนต่อภารกิจที่ยาวนานเหล่านั้นได้อย่างไร การศึกษานี้และอื่น ๆ ที่จะติดตามจะเป็นส่วนสำคัญของภารกิจดาวอังคารที่ประสบความสำเร็จ
มากกว่า:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: นักวิจัย UTMB เรียนรู้วิธีการต่อสู้กับการสูญเสียกล้ามเนื้อในระหว่างการบินอวกาศ
- รายงานการวิจัย: การตรวจสอบโปรตีนของกล้ามเนื้อโครงร่างมนุษย์ก่อนและหลัง 70 วันของการนอนพักหัวเตียงที่มีหรือไม่มีการออกกำลังกายและการตอบโต้ฮอร์โมน
- NASA: กล้ามเนื้อลีบ Factsheet
- นาซ่า: ร่างกายของคุณอยู่ในอวกาศ: ใช้มันหรือเสียมันไป
- องค์การอวกาศแคนาดา: เกิดอะไรขึ้นกับกล้ามเนื้อในอวกาศ?
- Sidney Morning Herald: นักบินอวกาศก็อตต์เคลลี่กับผลกระทบร้ายแรงในพื้นที่หนึ่งปี
- Space Magazine: Gravity on Mars แข็งแกร่งแค่ไหน?
