Reakce kardiovaskulárních systémů na cvičení nohou v podmínkách podobných mikrogravitaci (STAMAS)

Jedním z hlavních problémů při průzkumu vesmíru je negativní vliv dlouhodobého vystavení velmi nízké gravitaci (tj. stav často označovaný jako mikrogravitace nebo stav beztíže) na zdraví astronautů. V tomto neobvyklém stavu prochází lidský organismus adaptačním procesem, často označovaným jako „dekondice“, který vede k výraznému úbytku kostní a svalové hmoty, hormonálním změnám a také ke změnám důležitých kardiovaskulárních parametrů. Zatímco nový fyziologický stav je adekvátní prostředí mikrogravitace, po návratu na Zemi je nevhodný. Po misi proto astronauti zažívají různé zdravotní problémy a musí absolvovat intenzivní rehabilitační program. Kardiovaskulární dekondice vzniká především přesunem krve z dolních končetin do horní části těla způsobeným nepřítomností gravitace. V dlouhodobém horizontu (tj. dny) to způsobuje ztrátu krve a tělních tekutin. Krátkodobě (tj. minut) vyvolává změny arteriálního krevního tlaku a srdeční frekvence.

V této studii, financované Evropskou unií prostřednictvím projektu STAMAS, hodláme vyhodnotit, zda fyzická cvičení nohou mohou vést k přesunu krve směrem k dolním končetinám, a tím zmírnit posun tekutin směrem nahoru způsobený stavem beztíže. Obecněji se zaměřujeme na zkoumání krátkodobé reakce kardiovaskulárního systému na cvičení nohou v podmínkách podobných mikrogravitaci. Po jasném pochopení těchto jevů vyvineme regulátor, který na základě sledování fyziologického pohledu subjektu vypočítá vhodný cvičební režim ke stabilizaci jeho/její kardiovaskulárních parametrů na požadované bezpečné hodnoty. Náš příspěvek poskytne lepší pochopení kardiovaskulárního systému a načrtne fyziologický základ pro vývoj nových protiopatření proti kardiovaskulární dekondici během kosmického letu na základě nepřetržitých cvičení nohou.

Protokol, který navrhujeme v tomto dokumentu, představuje minimální rizika pro naše potenciální subjekty, přičemž má potenciál produkovat důležité příspěvky. Kardiovaskulární parametry, které hodláme analyzovat, jsou: krevní tlak, srdeční frekvence a objem krve v nohou. Tyto signály budou získávány neinvazivně as minimálními riziky. Cvičení nohou bude prováděno pomocí krokového zařízení (MARCOS), dříve vyvinutého v naší laboratoři. MARCOS umožňuje měnit odpor aplikovaný proti extenzním pohybům kolena, a proto umožňuje systematické vyhodnocování různých intenzit cvičení. A konečně, podmínky mikrogravitace lze snadno napodobit tím, že necháte subjekty ležet na nakloněné plošině s hlavou dolů (tj. opěrka na lůžku hlavou dolů - HDBR nebo záklon hlavy dolů - HDT) během cvičení, čímž se vyvolá přesun tělesné tekutiny směrem k hrudníku. Ukázalo se, že nejúčinnější úhel sklonu je již od -6°, což představuje pouze minimální riziko pro subjekty. V praxi budou subjekty pohodlně ležet na záporně nakloněné plošině a budou provádět krokování s různou intenzitou, zatímco jejich kardiovaskulární parametry jsou sledovány a zaznamenávány v šifrované podobě pro následnou analýzu.