Otkriven prag gravitacije ispod kojeg astronautima propadaju mišići

Snimke astronauta koji po Mjesecu poskakuju gotovo bestežinski desetljećima su simbol svemirskog istraživanja. No ono što na prvi pogled djeluje kao prednost slabije gravitacije, za dugotrajan boravak izvan Zemlje moglo bi postati ozbiljan fiziološki problem. Novo istraživanje pokazuje da ispod određene razine gravitacijskog opterećenja mišići počinju slabjeti, što bi moglo imati važne posljedice za buduće misije na Mjesec i Mars.

Upravo zato istraživači su pokušali utvrditi gdje se nalazi granica ispod koje mišići više ne mogu normalno zadržavati snagu i masu. U pokusu su 24 mužjaka miša poslana na Međunarodnu svemirsku postaju, gdje su uz pomoć centrifuge bila izložena različitim razinama simulirane gravitacije. Jedna skupina boravila je u uvjetima od 0,33 g, druga pri 0,67 g, a kontrolna skupina pri 1 g, odnosno pri gravitaciji jednakoj Zemljinoj. Pokus je trajao do 28 dana.

Prag ispod kojeg mišići popuštaju

Istraživači su pratili dva ključna pokazatelja: silu stiska i promjene u mišiću soleusu, jednom od mišića potkoljenice posebno osjetljivih na promjene gravitacije. Pokazalo se da je gravitacija od 0,33 g bila dovoljna tek da spriječi najteže propadanje, ali ne i da u potpunosti očuva mišić. U mišićnim vlaknima ipak su uočene promjene u sastavu.

S druge strane, razina od 0,67 g bila je dovoljna da zaustavi daljnje slabljenje i atrofiju. Istraživači su pritom izdvojili i 11 metabolita čije su se razine mijenjale ovisno o gravitaciji, što upućuje na dublje biološke procese koji još nisu do kraja razjašnjeni. Rezultati rada objavljeni su u časopisu Science Advances.

Autori upozoravaju da je razumijevanje tih mehanizama hitno, osobito zbog planova slanja ljudi na Mars tijekom 2030-ih. Naime, još nije jasno kako gravitacija utječe na očuvanje mišića, a istraživanja je dosad ozbiljno ograničavao manjak alata za proučavanje njezina učinka na mišiće sisavaca tijekom svemirskog leta.

Mjesec je ispod praga, Mars jedva iznad

Za buduće misije najvažnija je praktična posljedica ovog istraživanja. Mjesečeva gravitacija iznosi tek oko jednu šestinu Zemljine, što je osjetno manje od najnižeg praga ispitanog u ovom pokusu. To znači da bi dugotrajan boravak na Mjesecu mogao ozbiljno otežati očuvanje mišićne mase, čak i ako astronauti ondje ne bi bili potpuno izloženi bestežinskom stanju.

Mars nudi nešto povoljniju sliku, ali ne i sigurno rješenje. Njegova gravitacija doseže oko 38 posto Zemljine, što ga smješta iznad nižeg ispitivanog praga od 0,33 g, ali i dalje daleko ispod razine od 0,67 g koja je u pokusu zaustavila slabljenje i atrofiju mišića. Drugim riječima, boravak na Marsu mogao bi ublažiti problem, ali ga vjerojatno ne bi uklonio.

Koliko su takve promjene ozbiljne, vidi se već danas u orbiti. Na Međunarodnoj svemirskoj postaji astronauti bez tjelovježbe mogu izgubiti i do 20 posto mišićne mase u samo pet do 11 dana. Zato svakodnevno provode najmanje dva sata vježbajući na uređaju za vježbe otpora ARED, traci za trčanje T2 i biciklističkom sustavu CEVIS. No ni takav režim nije dovoljan da u potpunosti zaustavi gubitak mišića. I uz redovitu tjelovježbu, nakon pet mjeseci u svemiru mogu izgubiti i do 40 posto mišićne mase.

Upravo zato ovo istraživanje nadilazi laboratorijski okvir. Ono ne daje konačan odgovor na pitanje kako će ljudsko tijelo podnositi dugotrajan život na Mjesecu ili Marsu, ali prvi put jasnije pokazuje da sama prisutnost gravitacije nije jamstvo očuvanja mišića. Za buduće svemirske postaje i misije s ljudskom posadom to je upozorenje koje će se teško moći zanemariti.