Sisältö
Mikropaino heikentää sekä luuta että lihaksia. Vaikutukset ovat yhteydessä toisiinsa, koska lihaksen heikentyminen nopeuttaa luun heikkenemistä. Tämä voi jättää astronautit pitkäaikaiseen lihaksen ja luun menetykseen. Mikropainon vaikutusten ymmärtäminen ja toivottavasti torjuminen astronautien luihin ja lihaksiin on kriittinen haaste avaruusmatkoille.
Lihasvoima
Mikrogravitaatio heikentää lihaksia monin tavoin, joita tutkittiin vuonna 2003 Italiassa, Udinen yliopistossa. Noin 240 päivän jälkeen avaruudessa astronautien kokonaislujuus laskee noin 70 prosenttiin heidän lähtövoimastaan. Ihmisen lihaksissa on kahdentyyppisiä lihaskuituja, joihin vaikuttaa hieman eri tavalla, vaikka molemmat heikentyvät. Hitaasti kutistuvat kuidut heikentyvät suunnilleen samalla nopeudella kuin kokonaislujuus. Nopeasti hoidettavat lihaskuidut surkastanevat kuitenkin entistä nopeammin, ja noin kuuden kuukauden kuluttua noin 45 prosenttia aloitusvoimastaan on. Tämä jättää astronautien lihakset heikentyneen huomattavasti. Kummallista, lihaksen menetys näyttää tapahtuvan radikaalimmin ylävartaloon, kun taas luun menetyksellä on taipumus aiheuttaa vakavimpia vaikutuksia alavartaloon.
Luukato
Mikrogravitaatio aiheuttaa osteopeniaa, luutiheyden menetystä, osteoporoosiin liittyvän tilan. Itse asiassa kansallisen avaruusbiolääketieteen tutkimuslaitoksen luututkimuksen ryhmänjohtaja Dr. Jay Shapiro totesi, että "tämän ongelman (laajuuden) suuruus on johtanut NASA: n pitämään luukatoa pidennetyn avaruuslennon luonnollisena riskinä". Suurin osa tässä ongelmassa johtuu aktiivisuudesta solutasolla. Normaaliolosuhteissa joukko soluja, nimeltään osteoklastit, hajottaa luun toisistaan, kun taas toisen tyyppiset luusolut, osteoblasti, luovat samanaikaisesti uuden luun. Osteoblastit reagoivat kuitenkin stressiin ja rakentavat luuta kohtaan, missä kehon työntää sitä. Avaruudessa luut kokevat hyvin vähän stressiä, koska painovoima ei vedä luita ja heikentyneet lihakset aiheuttavat vähemmän stressiä luille. Tämä aiheuttaa vanhan luun repimisen ja uuden luun rakentamisen putoamaan synkronoinnista, mikä johtaa luiden heikkenemiseen. Mutta muutkin tekijät näyttävät vaikuttavan asiaan. Esimerkiksi keholla on taipumus tuottaa epämuodostuneita kollageenikuituja mikrogravitaation aikana, mikä myötävaikuttaa luun terveyden heikkenemiseen.
Mikrogravitaation oireet
Kliinisellä tasolla nämä luun ja lihaksen muutokset aiheuttavat monia ongelmia astronauteille. Luukato on voimakkainta kehon alaosassa, missä astronautit voivat menettää 1–2 prosenttia luumassastaan kuukaudessa, vaikkakin näyttää olevan tasaantuvan noin 20 prosentilla luiden menetyksestä pisinä avaruuslentoja kohden. Luun ja lihasten heikkeneminen muistuttaa viime kädessä pitkäaikaisen sängyn lepoajan vaikutuksia. Astronautit tarvitsevat aikaa sopeutuakseen lihaksensa uudelleen maan painovoimaan. Tämän lisäksi veressä kertyy kalsiumia, kun luut menettävät massaa. Tämä edistää munuaiskiviä astronauteissa.
Terveysongelmien torjuminen
NASA: lla on käytössään useita menetelmiä näiden olosuhteiden torjumiseksi. Ensinnäkin, liikunta avaruudessa auttaa vähentämään luukatoa ja lihasheikkoutta. "Räjähtävän" tyyppisten harjoitusten lisääminen äkillisillä liikkeillä voi edelleen lisätä liikunnan hyötyä mikropainon pahimpien vaikutusten torjumisessa. Samoin harjoittaminen sentrifugissa voi edelleen vähentää mikropainon vaikutuksia pitkällä aikavälillä ja auttaa vahvistamaan sydämen lihaksia. Lisäksi astronautien ruokavalion muutokset ovat osoittaneet lupaavasti vähentää mikropainon vaikutuksia luuhun ja lihakseen. Viimeiseksi, NASA on alkanut kokeilla lääkkeiden käyttöä luun menetyksen torjumiseksi. Erityisesti NASA on alkanut antaa astronauteja bisfosfonaattia, lääkettä, jota käytetään osteoporoosin hoitoon ja estämiseen maan päällä. Tutkijat toivovat, että mikrogravitaation luun menetyksen ymmärtäminen voi johtaa parempaan hoitoon ihmisillä, joilla on luuhäiriöitä kuten osteoporoosia maan päällä.