Mięśnie a grawitacja
Wykład Katarzyny Chwaleni w ramach współpracy z Polskim Towarzystwem Astrobiologicznym [17 czerwca 2021 r.]
Posłuchaj wykładu w formie podcastu:
Czy ludzki organizm jest przystosowany do życia w kosmosie bez konsekwencji zdrowotnych? Jaki wpływ i jak się przygotowują kosmonauci do podróży kosmicznych, o tym wszystkim dowiecie się z wykładu Katarzyny Chwaleni.
Grawitacja odgrywa fundamentalną rolę w kształtowaniu ludzkiego organizmu. Nasze ciało, w tym przede wszystkim mięśnie, przystosowało się do życia w warunkach ziemskiej grawitacji, gdzie codziennie stawiamy czoła siłom oporu podczas chodzenia, biegania czy utrzymywania postawy. Jednak w przestrzeni kosmicznej, gdzie panuje mikrograwitacja, ten naturalny układ zostaje zaburzony. Dla mięśni, przyzwyczajonych do ciągłej pracy przeciwko sile ciążenia, brak obciążenia oznacza poważne wyzwanie, które ma liczne konsekwencje zdrowotne.
Kiedy człowiek znajduje się w przestrzeni kosmicznej, jego mięśnie zaczynają szybko tracić masę i siłę. Proces ten, nazywany atrofią mięśniową, jest szczególnie dotkliwy dla mięśni odpowiadających za utrzymywanie pionowej postawy na Ziemi, takich jak mięśnie nóg, pośladków czy prostowniki kręgosłupa. W ciągu zaledwie kilku dni w mikrograwitacji masa mięśniowa może zmniejszyć się nawet o kilkanaście procent. To nie tylko wpływa na zdolność poruszania się w kosmosie, ale także sprawia, że powrót na Ziemię staje się wyzwaniem, wymagającym długiej i intensywnej rehabilitacji.
Kosmonauci, przygotowując się do podróży, muszą przechodzić rygorystyczne treningi, aby zminimalizować te negatywne skutki. W trakcie misji w kosmosie korzystają z zaawansowanych urządzeń symulujących działanie grawitacji. Są to m.in. specjalne bieżnie, na których ciało przytrzymywane jest pasami, czy urządzenia do ćwiczeń siłowych i oporowych, które zastępują naturalny opór, jaki na Ziemi zapewnia siła ciężkości. Wszystko to pozwala na częściowe spowolnienie degradacji mięśni, choć nie jest w stanie całkowicie jej zapobiec.
Co ciekawe, badania nad wpływem mikrograwitacji na mięśnie mają znaczenie nie tylko dla astronautyki, ale także dla medycyny. Katarzyna Chwalenia, biochemiczka specjalizująca się w molekularnych mechanizmach chorób mięśniowych, zauważa, że warunki panujące w kosmosie mogą symulować procesy zachodzące w organizmach osób cierpiących na dystrofię mięśniową Duchenne’a (DMD) czy rdzeniowy zanik mięśni (SMA). Przestrzeń kosmiczna staje się zatem unikalnym laboratorium, które pozwala lepiej zrozumieć te choroby i testować potencjalne terapie, w tym związane z biologią RNA – dziedziną, którą Katarzyna Chwalenia szczególnie się zajmuje.
Długotrwałe misje kosmiczne, takie jak planowane podróże na Marsa, stawiają przed nauką nowe wyzwania. Współczesne metody ochrony mięśni, oparte głównie na ćwiczeniach, mogą okazać się niewystarczające przy tak długiej ekspozycji na mikrograwitację. Być może rozwiązaniem będą zaawansowane terapie genowe lub farmakologiczne, które pomogą kosmonautom utrzymać sprawność fizyczną w ekstremalnych warunkach.
Katarzyna Chwalenia – magister biochemii UJ, a obecnie doktorantka Zakładu Pediatrii Uniwersytetu Oksfordzkiego. Od kilku lat bada mechanizmy komórkowe chorób mięśniowych. Zainteresowana molekularnym podłożem DMD i SMA, w szczególności biologią RNA. Zajmuje się komunikowaniem nauki w czytelny sposób.
Wykład przygotowany we współpracy z Polskim Towarzystwem Astrobiologicznym