Treningi skoku mogą pomóc astronauciom zapobiec rodzajem szkód chrząstki, które prawdopodobnie przetrwają podczas długich misji dla Marsa i księżyca, sugeruje nowe badanie Johns Hopkins University.
Badania dodają do ciągłych wysiłków agencji kosmicznych w celu ochrony astronautów przed dekondycją/wydostaniem się z kształtu z powodu niskiej grawitacji, kluczowego aspektu ich zdolności do wykonywania spacerów, radzenia sobie ze sprzętem i naprawami oraz wykonywania innych wymagających fizycznie zadań.
Badanie, które pokazuje, że chrząstka kolan u myszy stała się zdrowsza po ćwiczeniach skoku, pojawia się w czasopiśmie NPJ Micrograwityzm.
„Ponieważ kolejnym krokiem w eksploracji ludzkiej przestrzeni jest na Marsie i spędzanie długiego czasu w stałych bazach na Księżycu, uszkodzenie chrząstki jest naprawdę poważnym problemem, z którym agencje kosmiczne muszą rozwiązać, pomimo tego, jak bardzo źle zrozumiane jest”, powiedział, powiedział ”, powiedział Autor studiów Marco Chiaberge, astrofizyk z Johns Hopkins University, Space Telescope Science Institute i Europejska Agencja Kosmiczna. „Pozytywny efekt, który widzieliśmy u tych myszy, jest ogromny, a jego skalę była nieoczekiwana. Mogą zasadniczo sprawić, że ich chrząstka jest grubsza, jeśli skoczą. Być może astronauci mogliby zastosować podobny trening przed lotem jako środek zapobiegawczy”.
Zdrowa chrząstka jest niezbędna do bezbolesnego ruchu, ponieważ amortyzuje stawy i zmniejsza tarcie kości. Ale chrząstka leczy się powoli i nie regeneruje się tak szybko jak inna tkanka. Przedłużone okresy bezczynności – od spoczynku, obrażeń, czy podróży przestrzennych – mogą przyspieszyć rozkład chrząstki. Promieniowanie kosmiczne może również przyspieszyć ten efekt, a eksperymenty europejskiej agencji kosmicznej wykazały dowody degradacji chrząstki u astronautów, którzy spędzają kilka miesięcy na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
„Pomyśl o wysłaniu kogoś w podróż na Marsa, oni się tam dostają i nie mogą chodzić, ponieważ rozwinęli zapalenie kości i stawów kolan lub bioder, a ich stawy nie działają” – powiedział Chiaberge. „Astronauci często wykonują spacery kosmiczne. Pięć razy obsługują teleskop kosmiczny Hubble'a, a w przyszłości będą musieli spędzić więcej czasu w kosmosie i księżycu, gdzie będziemy zbudować większe teleskopy, aby odkrywać wszechświat i gdzie będą musieli, gdzie będą musieli Bądź tak zdrowy, jak to możliwe ”.
Poprzednie badania wykazały, że bieganie bieżni może pomóc w powolnym rozpadzie chrząstki u gryzoni. Nowe badanie Johnsa Hopkinsa dodaje dowodów, pokazując, że ćwiczenia oparte na skokach mogą zapobiec utratę chrząstki stawowej w kolanach i faktycznie poprawić zdrowie chrząstki.
Naukowcy odkryli, że myszy w dziewięciotygodniowym programie zmniejszonego ruchu doświadczyły przerzedzenia chrząstki i grupowania komórkowego, zarówno wczesnych wskaźników zapalenia stawów. Ale myszy, które wykonywały trening skoku trzy razy w tygodniu, wykazywały przeciwny efekt – grubsza, zdrowsza chrząstka o normalnej strukturze komórkowej.
Badanie wykazało, że myszy o zmniejszonym ruchu miały o 14% zmniejszenie grubości chrząstki, podczas gdy te w grupie szkolenia skokowego miały wzrost o 26% w porównaniu z grupą kontrolną. Dodatkowo myszy skakania miały 110% grubszą chrząstkę niż grupa zmniejszonej aktywności.
Skok zwiększył także siłę kości. Zespół stwierdził, że kości shin u myszy skakających miało 15% wyższą gęstość mineralną. Kość koszulowa – gąbczasta tkanka kostna, która pochłania uderzenie – była znacznie grubsza i bardziej solidna.
„Siła nóg jest szczególnie ważna i najbardziej dotknięta mikrograwityzmem, więc wszelkie procedury, które mogą rozwiązać wiele aspektów dekondycji mięśni, a może nawet zmniejszyć dwugodzinne zapotrzebowanie na ćwiczenia w kosmosie, byłyby najbardziej mile widziane”-powiedział autor Mark Shelhamer, Profesor otolaryngologologii w Johns Hopkins School of Medicine i były główny program badań ludzkich NASA. „To samo rozumowanie dotyczy integralności kości, w tym chrząstki. Coraz większe uznanie znaczenia chrząstki jako odrębnego elementu integralności kości, a badanie to przyczynia się do tego zrozumienia”.
Chociaż potrzebne są dalsze badania, aby potwierdzić, czy ludzie cieszyliby się tymi samymi korzyściami, odkrycia oferują obiecujące informacje w celu ochrony struktury chrząstki i kości. Ćwiczenia skakania mogą być uwzględnione w procedurach przed lotem w celu przygotowania połączeń do podróży przestrzeni, a specjalnie zaprojektowane maszyny do ćwiczeń mogą pomóc zintegrować podobne treningi w kosmosie.
Badanie może pomóc naukowcom zbadać, w jaki sposób szkolenie oparte na skokach może nie tylko pomóc pacjentom z zapaleniem stawów, ale także zwiększyć zdrowie chrząstki z ogólnie odpowiednim ćwiczeniami, powiedział autor Chen-Ming, biolog mięśniowo-szkieletowy z Carnegie Science.
Naukowcy podkreślili potrzebę dalszych badań w celu ustalenia idealnej objętości i częstotliwości ćwiczeń w celu zachowania i wzmacniania chrząstki. Przyszłe prace zbadają również, czy szkolenie skokowe może pomóc w odwróceniu utraty chrząstki i czy ćwiczenie może pomóc astronautom przywrócić chrząstkę i odzyskać szkody po lotu kosmicznym.
„Teraz, kiedy otrzymaliśmy naszą pierwszą wskazówkę, że jeden rodzaj ćwiczeń może zwiększyć chrząstkę, która była zupełnie nieznana wcześniej, moglibyśmy zacząć patrzeć na inne rodzaje chrząstki. A co z łąkotką? Czy może również stać się grubszy?” powiedział fan, który jest również adiunktem w Johns Hopkins. „Badania te mogą pomóc w badaniach odniesienia wydajności, a nie tylko skupić się na warunkach patologicznych i pomóc sportowcom lub praktycznie każdy zainteresowany wykonywaniem właściwych ćwiczeń w celu poprawy ich wydajności”.
Inni to Neelima Thottapillil, Anderson Furlanetto, Dylan Odell, Christine Wang, Stephen Hope, Stephen Smee, Joseph Rehfus, Colin Norman i Aaron W. James z Hopkins; Anna-Maria Liphardt z University Hospital Erlangen, Friedrich-Alexander University; Anja Niehoff z niemieckiego uniwersytetu sportowego; oraz Marc J. Philippon i Johnny Huard z Steadman Philippon Research Institute.
Badania były wspierane przez Grant Seded@Hopkins Seed i Carnegie Science Endowment Fund.