Вселенска медицина Полетување и лебдење за основно истражување
Хан, Дороте
Студиите за бестежинска состојба откриваат многу за човечката физиологија. Од ова имаат корист не само астронаутите и вселенските туристи, туку и луѓето на земјата.
Дали го знаете чувството на тобоганот кога забрзува над врвот на ридот и стрмно брза надолу? Така можете да замислите параболен лет - единствената разлика е во тоа што чувството на паѓање трае. “Лекарот Улрих Лимпер изведе многу параболни летови, не за забава, туку за истражувачки цели. Тој е дел од медицинскиот тим на Универзитетот во Витен/Хердеке (UWH), кој, во соработка со Германскиот воздушен простор (ДЛР), испитува како реагира човечкиот кардиоваскуларен систем под различни гравитациони услови.
Параболичните летови нудат најдобри услови за ова. Пилотот прво лета хоризонтално, а потоа стрмно се искачува на небото со целосен удар. Постои скоро двојно поголема сила на гравитација отколку на земјата. Во втората фаза, моторите се гаснат. Авионот продолжува да се искачува пред да падне во слободен пад. Опишува параболична крива во која има бестежинска состојба 22 секунди. Во третата фаза авионот паѓа нос прво кон земјата се додека пилотот не го пресретне и не го насочи назад кон хоризонталата. И тука гравитацијата се удвојува. Покрај бестежинската состојба и хипергравитацијата, специјално опремениот параболичен Airbus A300-ZERO-G може да генерира и гравитациони сили на Месечината или Марс преку слични маневри на летот. На Месечината има една шестина, на Марс една третина од гравитацијата на Земјата.
За време на овие делумни г-летови, истражувачите од Витен извршија мерења на ортостаза на вкупно 14 лица со тест. „Бевме заинтересирани за тоа како се однесуваат крвниот притисок, срцевиот ритам и волуменот на срцевиот ритам кога едно лице станува од лежечка положба под различни степени на гравитација“, објаснува докторката и супервизор на проектот Пола Бек. Што се случува кога ќе станете на земја е добро познато: гравитацијата ја влече крвта од горната половина на телото во стомакот и нозете. Како резултат, протокот на крв назад во срцето се намалува, волуменот на мозочен удар се намалува и крвниот притисок паѓа. Тогаш стапуваат на сила механизмите за компензација. Падот на крвниот притисок го активира симпатичкиот нервен систем, садовите се собираат, срцевиот ритам се зголемува исто како и крвниот притисок.
„Малку се знае за ортостатската реакција под променети гравитациони услови“, вели Лимпер. Затоа, лекарите им дадоа на испитаниците електроди и посебен монитор за крвен притисок на нивните прсти и ги натераа постојано да стануваат од каучот за време на параболните летови под гравитацијата на Марс и Месечината и под хипергравитација. Само неколку секунди беа достапни за мерењата: 26 секунди во Месечината, 31 секунда во Марсовата гравитација и 18 секунди во хипергравитацијата.
Крвниот притисок опаѓа кога се зголемува гравитацијата
„Реакциите на адаптација се одвиваа под сите степени на гравитација“, ги сумира резултатите Бек. Со други зборови, првично имаше пад на крвниот притисок, што потоа се надомести со зголемување на срцевиот ритам. Сепак, крвниот притисок не се намали линеарно со зголемувањето на гравитацијата. Како што се очекуваше, тој остро потона со хипергравитација, но и брзо се опорави. Под гравитацијата на Марс, крвниот притисок падна помалку од очекуваното, и требаше подолго да се врати на стабилно ниво. Дури и со гравитацијата на Месечината, требаше време за повторно да се зголеми крвниот притисок. Истражувачите биле изненадени што ортостатска реакција воопшто се случила под лунарни услови. „Со таа малку гравитација, беше нејасно дали телото ќе преземе контрамерки“, објаснува Бек.
По обидите да станете, најновите параболни летови во април оваа година се фокусираа на срцевата моќ во бестежинска состојба. Научниците од UWH, заедно со научници од Медицинското училиште во Хановер, прикачија сензори за забрзување на кожата на германскиот астронаут Ханс Шлегел и измерија како лебдечкото тело се поместува напред и назад од срцевиот ритам. Лекарите беа особено заинтересирани за тоа колку време на срцето му е потребно во бестежинска состојба за да пумпа кој волумен и каква сила му е потребна за да го стори тоа.
Бестежинска состојба е како да сте врзани за кревет во брзо движење
Целта на студиите со параболични летови е, од една страна, да можат претходно да ги проценат можните опасности и безбедносни ризици за астронаутите и вселенските туристи. На пример, ако астронаутите останат подолго на Марс за идните мисии и го истражат теренот, тие би можеле да поминат далеку од основата без ортостатска реакција, бидејќи крвта полека тоне и мозокот не е соодветно снабден со крв. Понатаму, експериментите се релевантни и за клиничките истражувања на Земјата: „Во бестежинска состојба, процеси слични на оние што лежат во кревет се одвиваат во брзо движење. Нашите резултати помагаат подобро да се разберат циркулаторните реакции на овие пациенти “, објаснува Лимпер.
Пред сè, вселенските студии ги унапредуваат основните истражувања. „Бестежинската состојба е одличен начин да се провери дали физиолошките хипотези се точни“, вели проф. медицински Руперт Герцер, раководител на Институтот за воздушна медицина во ДЛР. Примерот на солено домаќинство покажува дека изненадувачки работи можат да излезат на виделина. Неговата регулација работи делумно поинаку од она што се претпоставуваше со децении. Појдовна точка беше набудувањето дека по долг престој во вселената, астронаутите се ортостатски нестабилни во првите неколку дена на земјата и можат само да стојат и да одат исправено во ограничена мера. Се претпоставуваше дека причина за овој феномен се смените на течностите типични за вселената: циркулаторниот систем ја пумпа крвта кон срцето, дури и во бестежинска состојба. Доаѓа до 2.000 мл течност од долната во горната половина на телото. Последиците од овој горен метеж се подуени лице и тенки нозе. „Ние исто така зборуваме за подуени лица и пилешки нозе“, објаснува Лимпер.
Во исто време, мукозните мембрани, вклучувајќи го и задникот, отекуваат
Досега се претпоставуваше дека телото складира вода во ткивото кога има голем внес на сол со цел да се гарантира осмоларност. Покрај тоа, експертите беа сигурни дека проголтаната сол ќе се излачува преку бубрезите во рок од 24 часа со цел да се задржи концентрацијата на натриумот во телото константна и да се контролира крвниот притисок. Во следните студии за сол на Земјата, научниците открија други механизми: Телото го складира натриумот содржан во солта не само преку претходно познати механизми, туку и во кожата. За разлика од крвта, не се раствора таму, туку е поврзано со протеогликаните. Врзувањето на натриумот со овие сложени протеини се одвива во замена за водородни јони. Во тој процес, натриумот ја губи својата осмотска ефикасност - и повеќе не задржува вода.
Во меѓувреме, темата рамнотежа на сол зафаќа истражување со висок притисок. „Снежната топка што ја фрли вселенското патување се претвори во лавина“, вели Герцер. Најдолгата студија за метаболизмот на натриумот досега, Студијата Марс 500 *, донесе возбудливи согледувања. Јенс Титце, професор по електролит и циркулаторно истражување на Универзитетот во Ерланген-Нирнберг, пропиша строг план на диета со дефинирана содржина на сол за шест тест лица за време на виртуелен лет до Марс за 205 дена. На почетокот диетата содржеше дванаесет грама сол, а потоа нејзината содржина на сол беше намалена на девет, подоцна на шест грама на ден. Научниците собирале урина на испитаниците секој ден и ја анализирале содржината на сол и хормоните алдостерон и кортизол.
Заштеда и ослободување сол има свој ритам
Резултат: проголтаната сол во никој случај не се излачува во рок од 24 часа. Телото го чува ритмички со недели и месеци, а потоа го ослободува повторно. „Ова значи дека 24-часовните салда на сол се помалку значајни отколку што претходно се претпоставуваа за проценка на потрошувачката на сол на една личност“, резимира Герцер. Ритамот на складирање и ослободување на сол се одвива независно од внесувањето храна и нема никакво влијание врз крвниот притисок. Спротивно на тоа, алдостерон и кортизол се чини дека играат важна улога во регулацијата.
Дури и ако некои механизми во врска со рамнотежата на солта се покажаа како погрешни, една претпоставка е потврдена: нискиот внес на сол со храна го намалува крвниот притисок, а големиот внес го зголемува.
Дипл.-Окотроф. Дороти Хан
* Ракова Н, и сор.: Долготрајната симулација на летање во вселената ја открива инфрадијалната ритмичност во рамнотежата на човекот Na +, метаболизам на клетки 2013; 17: 125-31.