Űrgyógyászat Fel kell szállni és lebegni az alapkutatás érdekében
Hahne, Dorothee
A súlytalansággal kapcsolatos tanulmányok sokat elárulnak az emberi fiziológiáról. Nemcsak az űrhajósok és az űrturisták profitálnak ebből, hanem a földön élők is.
Ismered az érzést egy hullámvasúton, amikor az felgyorsul a dombtetőn, majd meredeken rohan lefelé? Így képzelhet el parabolikus repülést - az egyetlen különbség az, hogy a zuhanás érzése tart. ”Ulrich Limper orvos sok parabolikus repülést repült, azonban nem szórakozásból, hanem kutatási célokból. A Witten/Herdecke Egyetem (UWH) orvosi csapatának tagja, amely a Német Repülési Központtal (DLR) együttműködve megvizsgálja, hogyan reagál az emberi szív- és érrendszer különböző gravitációs körülmények között.
A parabolikus járatok kínálják a legjobb feltételeket erre. A pilóta először vízszintesen repül, majd teljes lendülettel meredeken mászik az égbe. Majdnem kétszer nagyobb a gravitációs erő, mint a földön. A második szakaszban a motorokat fojtják. A gép tovább emelkedik, mielőtt szabad zuhanásba kezdene. Parabolikus görbét ír le, amelyben 22 másodpercig súlytalanság van. A harmadik fázisban a repülőgép orrával a föld irányába esik, amíg a pilóta el nem fogja és visszavezeti a vízszintesbe. Itt is megduplázódik a gravitáció. A súlytalanság és a hipergravitáció mellett a speciálisan felszerelt parabola Airbus A300-ZERO-G hasonló repülési manőverekkel képes létrehozni a Hold vagy a Mars gravitációs erejét. A Holdon a föld gravitációjának egyharmada, a Marson egyharmada van.
Ezeknek a részleges g-repüléseknek a során a Witten kutatói összesen 14 vizsgálati személynél végezték el az ortosztázis mérését. "Arra voltunk kíváncsiak, hogyan viselkedik a vérnyomás, a szívverés és a szívverés mennyisége, amikor az ember különböző gravitációs fokok alatt áll fel fekvő helyzetből" - magyarázza Paula Beck orvos, a projekt témavezetője. Az, hogy mi történik, ha felkelsz a földön, jól ismert: a gravitáció a test felső feléből a hasba és a lábakba húzza a vért. Ennek eredményeként csökken a szívbe áramló véráramlás, csökken a stroke mennyisége és csökken a vérnyomás. A kompenzációs mechanizmusok ekkor lépnek életbe. A vérnyomásesés aktiválja a szimpatikus idegrendszert, az erek összehúzódnak, a pulzus emelkedik, mint a vérnyomás.
"Kevéssé ismert az ortosztatikus reakció megváltozott gravitációs körülmények között" - mondja Limper. Ezért az orvosok elektródákkal és egy speciális vérnyomásmérővel látták el az alanyokat, és a marsi és a hold gravitációja alatt és a hipergravitáció alatt a parabolikus repülések során ismételten felkeltek egy kanapéról. Csak néhány másodperc állt rendelkezésre a mérésekhez: 26 másodperc a holdban, 31 másodperc a marsi gravitációban és 18 másodperc a hipergravitációban.
A vérnyomás csökken, amikor a gravitáció növekszik
"Az alkalmazkodási reakciók minden gravitációs fok mellett zajlottak" - foglalja össze az eredményeket Beck. Más szavakkal, kezdetben vérnyomásesés következett be, amelyet aztán a pulzus növelésével kompenzáltak. A vérnyomás azonban nem csökkent lineárisan a gravitáció növekedésével. A várakozásoknak megfelelően különösen meredeken süllyedt a hipergravitáció hatására, de gyorsan helyreállt. A marsi gravitáció alatt a vérnyomás a vártnál kevesebbet esett, és hosszabb idő kellett a stabil szintre való visszatéréshez. Még a hold gravitációja mellett is időbe telt, mire a vérnyomás ismét megemelkedett. A kutatókat meglepte, hogy egyáltalán ortosztatikus reakció lép fel holdfeltételek mellett. "Ezzel a kis gravitációval nem volt világos, hogy a test megtesz-e ellenintézkedéseket" - magyarázza Beck.
A felkelési kísérletek után az ez év áprilisában a legutóbbi parabolikus repülések a súlytalanságban a szív erejére összpontosítottak. Az UWH tudósai a hannoveri orvosi iskola tudósaival együtt gyorsulásérzékelőket rögzítettek Hans Schlegel német űrhajós bőréhez, és megmérték, hogyan mozgatja az úszó testet oda-vissza a szívverés. Az orvosokat különösen érdekelte, hogy a szívnek mennyi ideig kell súlytalanságban milyen térfogatot pumpálnia, és milyen erőre van szüksége ehhez.
A súlytalanság olyan, mintha a gyors mozgásban ágyhoz kötnénk
A parabolikus repüléstanulmányok célja egyrészt az űrhajósok és az űrturisták lehetséges veszélyeinek és biztonsági kockázatainak előzetes felmérése. Például, ha az űrhajósok a jövőben hosszabb ideig tartózkodnak a Marson és felfedezik a terepet, akkor ortosztatikus reakció nélkül távozhatnak a bázistól távol, mert a vér lassan elsüllyed, és az agy nincs megfelelően ellátva vérrel. Ezenkívül a kísérletek a Föld klinikai kutatása szempontjából is relevánsak: „A súlytalanságban hasonló folyamatok játszódnak le időintervallumban, mint ágyas embereknél. Eredményeink segítenek jobban megérteni e betegek keringési reakcióit ”- magyarázza Limper.
Mindenekelőtt az űrkutatás elősegíti az alapkutatást. "A súlytalanság kiváló módja annak ellenőrzésére, hogy a fiziológiai hipotézisek helyesek-e" - mondja Prof. Dr. med. Rupert Gerzer, a DLR Repüléstechnikai Intézetének vezetője. A sós háztartás példája azt mutatja, hogy meglepő dolgokra derülhet fény. Szabályozása részben eltérően működik, mint amit évtizedek óta feltételeznek. A kiindulópont az a megfigyelés volt, hogy az űrhajósok hosszú űrben tartózkodás után az első néhány napban ortosztatikusan instabilak a földön, és csak korlátozott mértékben tudnak egyenesen állni és járni. Ennek a jelenségnek az oka a térre jellemző folyadékváltások gyanúja volt: a keringés súlytalanságban is a szív felé pumpálja a vért. Legfeljebb 2000 ml folyadék áramlik a test alsó és felső részébe. Ennek a felső torlódásnak a következményei a duzzadt arc és a vékony lábak. "Duzzadt arcról és csirkecombról is beszélünk" - magyarázza Limper.
Ugyanakkor a nyálkahártyák, beleértve a feneket is, megduzzadnak
Eddig azt feltételezték, hogy a test nagy sótartalommal tárolja a vizet a szövetekben az ozmolaritás biztosítása érdekében. Ezenkívül a szakértők biztosak voltak abban, hogy a bevitt só 24 órán belül a vesén keresztül ürül ki, hogy a test nátriumkoncentrációja állandó maradjon és a vérnyomást ellenőrizzék. A Földön végzett későbbi sóvizsgálatok során a tudósok más mechanizmusokat tártak fel: A test a sóban található nátriumot nemcsak korábban ismert mechanizmusokon keresztül, hanem a bőrben is tárolja. A vértől eltérően ott nem oldódik fel, hanem proteoglikánokhoz kötődik. A nátrium ezekhez a komplex fehérjékhez kötődik a hidrogénionokért cserébe. Ennek során a nátrium elveszíti ozmotikus hatékonyságát - és már nem tart vissza semmilyen vizet.
Időközben a sómérleg témája nagy nyomású kutatást végez. "Az űrutazások által dobott hógolyó lavinává vált" - mondja Gerzer. Az eddigi leghosszabb nátrium-anyagcsere-tanulmány, a Mars 500-tanulmány * izgalmas betekintést hozott. Jens Titze, az Erlangen-Nürnbergi Egyetem elektrolit- és keringési kutatásainak professzora szigorú étrend-tervet írt elő meghatározott sótartalommal hat tesztszemély számára egy virtuális Mars-repülés során 205 napig. Eleinte az étrend tizenkét gramm sót tartalmazott, majd sótartalmát kilencre, később napi hat grammra csökkentették. A tudósok minden nap összegyűjtötték az alanyok vizeletét, és elemezték a sótartalmat, valamint az aldoszteron és a kortizol hormonokat.
A só megtakarításának és felszabadításának megvan a maga ritmusa
Az eredmény: a bevitt só semmiképpen sem ürül 24 órán belül. A test hetek és hónapok alatt ritmikusan tárolja, majd újra felszabadítja. "Ez azt jelenti, hogy a 24 órás sómérleg kevésbé értelmes, mint azt korábban feltételeztük az ember sófogyasztásának becsléséhez" - összegzi Gerzer. A sótárolás és -felszabadulás ritmusa független az ételtől és nincs hatással a vérnyomásra. Ezzel szemben az aldoszteron és a kortizol fontos szerepet játszanak a szabályozásban.
Még akkor is, ha a sóegyensúlyra vonatkozó egyes mechanizmusok hibásnak bizonyultak, egy feltételezés megerősítést nyert: az alacsony étkezési sótartalom csökkenti a vérnyomást és a magas bevitel növeli azt.
Dipl.-Oecotroph. Dorothee Hahne
* Rakova N és mtsai: Hosszú távú űrrepülés-szimuláció feltárja az infradiai ritmust az emberi Na + egyensúlyban, Sejtmetabolizmus 2013; 17: 125-31.