Waarom komen sommige astronauten terug van het internationale ruimtestation en hebben ze een bril nodig? Oogproblemen zijn een van de grootste problemen die de laatste drie tot vier jaar van de ruimtestationwetenschap zijn opgedoken en die 20% van de astronauten treft. En het astronautenbureau neemt dit probleem zeer serieus, merkte Scott Smith op, die het Nutritional Biochemistry Lab van het Johnson Space Center leidt.
Het is een voorbeeld van hoe langdurig verblijf tijdens de vlucht uw gezondheid kan veranderen. Ondanks de inspanningen van NASA verzwakken botten en spieren en zijn maanden van revalidatie nodig nadat astronauten een half jaar op het ruimtestation hebben doorgebracht. Maar de afgelopen jaren zijn er stappen gezet om te begrijpen wat microzwaartekracht met het menselijk lichaam doet - en hoe het te repareren.
Neem bijvoorbeeld het zichtprobleem. Artsen waren van mening dat een verhoogde vloeistofverschuiving in het hoofd de druk op de oogzenuw verhoogt, een plek achter in het oog die het gezichtsvermogen beïnvloedt. Er zijn een paar dingen die hierop van invloed kunnen zijn:
- Oefening. Astronauten wordt verteld om dagelijks 2,5 uur te besteden aan lichaamsbeweging op het internationale ruimtestation, wat zich vertaalt naar ongeveer 1,5 uur activiteit nadat de installatie en overgangen zijn verantwoord. Gewichtheffen drukt de spieren samen en kan meer bloed in hun hoofd duwen. NASA installeerde een geavanceerd resistief oefenapparaat op het ruimtestation dat krachtiger is dan zijn voorganger, maar misschien veroorzaakt dit ook het zichtprobleem, zei Smith. "Het is ironisch dat het trainingsapparaat waar we enthousiast over zijn om de spieren en botten te trainen, ogen kan beschadigen."
- CO2-niveaus. Dit gas (dat van nature voorkomt wanneer mensen uitademen) is 'relatief hoog' in het ruimtestation omdat het meer stroom en meer voorraden nodig heeft om de atmosfeer schoner te houden, zei Smith. 'Een verhoogde blootstelling aan koolstofdioxide zal de bloedtoevoer naar je hoofd verhogen', zei hij. Als dit de oorzaak blijkt te zijn, voegde hij eraan toe, is NASA bereid om wijzigingen aan te brengen om de CO2-niveaus op het station te verlagen.
- Foliumzuur (vitamine B) problemen.Uit de verzamelde bloed- en urinegegevens sinds voordat NASA naar dit probleem begon te kijken, hadden ze gekeken naar een biochemische (voedings) route in het lichaam die koolstofeenheden van de ene verbinding naar de andere verplaatst. Dit is belangrijk voor het synthetiseren van DNA en het maken van aminozuren en bevat verschillende vitamines en voedingsstoffen. Nadat wetenschappers veranderingen in foliumzuur (een vorm van vitamine B) begonnen op te merken, gingen ze verder en ontdekten ze iets interessants met betrekking tot homocysteïne, een type aminozuur in het hart van deze ene koolstofroute. Het blijkt dat die astronauten met zichtproblemen na de vlucht vóór de vlucht hogere (maar niet abnormale) niveaus van homocysteïne in hun bloed hadden, zoals hier gepubliceerd.
"Het is speculatief, maar we denken dat genetische verschillen in dit pad op de een of andere manier je reactie kunnen veranderen op dingen die de bloedtoevoer naar het hoofd beïnvloeden," zei Smith.
Nadat ze dit in wezen 'indirecte' bewijs van een genetische aanleg voor problemen met het gezichtsvermogen hadden gevonden, stelden ze een experiment voor om te kijken naar genen die geassocieerd zijn met één koolstofmetabolisme. "Om u een idee te geven van het belang van dit probleem, zijn we naar elk bemanningslid gegaan dat naar het ruimtestation is gevlogen, of naar het ruimtestation zal vliegen. We vroegen of ze ons een bloedmonster zouden geven en naar hun genen zouden kijken voor één koolstofmeabolisme, 'zei hij. "We hebben 72 astronauten benaderd om dat te doen, en 70 van hen hebben ons bloed gegeven, wat ongehoord is."
Terwijl NASA probeert vast te stellen wat er aan de hand is met de visie van astronauten, heeft het bureau aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het behoud van de botdichtheid tijdens vluchten - voor het eerst in 50 jaar ruimtevaart, voegde Smith eraan toe.
We noemden het geavanceerde Resistive Exercise Device, een orbitaal gewichthefapparaat dat tijdens Expeditie 18 in 2008 werd geïnstalleerd en voor het eerst werd gebruikt en sindsdien in gebruik is op het ruimtestation. Het is een grote verbetering ten opzichte van het vorige tijdelijke weerstandsoefeningsapparaat (iRED), dat niet voldoende weerstand bood, waardoor sommige astronauten het apparaat konden 'maximaliseren' en na enkele weken of maanden van gebruik de gewichtheffingen niet verder konden verhogen.
"We vlogen met de iRED op het station en het botverlies op het station zag er net zo uit als op Mir, dat wil zeggen: er is geen resistief oefenapparaat beschikbaar", zei Smith. Maar dat veranderde drastisch met ARED, dat twee keer zoveel laadvermogen heeft. Bemanningen aten beter, behielden hun lichaamsgewicht en hadden een betere vitamine D-spiegel dan de voorgaande. Het meest opvallende was dat ze hun botdichtheid op preflight-niveaus behielden, zoals dit artikel laat zien.
Hoewel we bot beschouwen als cementachtig en onveranderlijk (tenminste totdat je er een breekt!), Is het eigenlijk een orgaan dat altijd kapot gaat en hervormt. Wanneer de afbraak versnelt, zoals wanneer u er geen gewicht op legt in de ruimte, verliest u de botdichtheid en loopt u een groter risico op fracturen.
Waarom is onbekend, behalve om te zeggen dat het bot lijkt te vertrouwen op een soort van "signalering" die aangeeft dat er ladingen of gewichten op worden geplaatst. Omgekeerd, als u meer gewicht op uw botten wilt leggen - misschien met een rugzak met gewichten erop - zou uw skelet geleidelijk groter worden om het extra gewicht op te vangen.
Hoewel het opwindend is dat de ARED de botdichtheid handhaaft, is het de vraag of het lichaam twee processen kan doorstaan die sneller plaatsvinden dan voor de vlucht: de afbraak en opbouw van bot. Er zal meer onderzoek nodig zijn, zei Smith, om vast te stellen of dit de sterkte van het bot beïnvloedt, wat uiteindelijk belangrijker is dan alleen de mineraaldichtheid. Voeding en lichaamsbeweging kunnen ook worden geoptimaliseerd om een betere botconservering mogelijk te maken.
Dat is een van de dingen die wetenschappers met veel plezier bestuderen tijdens de komende eenjarige missie naar het internationale ruimtestation ISS, wanneer Scott Kelly (NASA) en Mikhail Kornienko (Roscosmos) een van de weinige mensen zijn die een opeenvolgend kalenderjaar zullen doen in de ruimte. Het 'remodelleren' van het bot verdwijnt niet na zes maanden, maar misschien komt het dichter bij een jaar.
Smith wees erop dat de kwaliteit van gezondheidsgegevens ook is verbeterd sinds de langdurige Mir-missies van het begin tot het midden van de jaren negentig. Specifieke markers van botafbraak en -vorming werden in die tijd pas ontdekt en geïmplementeerd, terwijl ze tegenwoordig veel worden gebruikt in de geneeskunde. Tussen dat en het feit dat NASA's Mir-gegevens afkomstig zijn van kortere missies, zei Smith dat hij er echt naar uitkijkt om te zien wat het jaar in de ruimte wetenschappers zal vertellen.
Dit concludeert een driedelige serie over de gezondheid van astronauten. Twee dagen geleden: waarom de menswetenschappen zo moeilijk te doen zijn in de ruimte. Gisteren: hoe laten we oefeningen werken in Zero G?
