Simulace planetárních biotopů: Studie metabolismu kostí (PlanHab)

Riziko úbytku kostní hmoty v reakci na imobilizaci a vesmírný let je široce uznáváno, přičemž k takovým úbytkům kostí dochází převážně v nohách. Zatěžovací síly v dolních končetinách jsou v prostoru a během odpočinku na lůžku obvykle nízké, ale protiopatření muskuloskeletální zátěže mohou zabránit nebo snížit ztráty kostní hmoty způsobené těmito stavy. Ačkoli primární původ může být mechanického charakteru, ztráty kostní hmoty u astronautů a imobilizovaných pacientů jsou pravděpodobně ovlivněny endokrinním a vnitřním prostředím.

Ztráta kostní hmoty a osteoporóza také převládá u pacientů s chronickou obstrukční plicní nemocí (CHOPN). Mezi nejdiskutovanější etiologické faktory tohoto stavu patří nedostatek fyzické aktivity, nedostatek vitaminu D, hypogonadismus, užívání kortikosteroidů a kouření. CHOPN je však spojena s tkáňovou hypoxémií a není jasné, zda hypoxie sama o sobě ovlivní kostní obrat nebo metabolismus.

Protokol současné studie standardizuje potenciální matoucí faktory, jako je fyzická aktivita, okolní teplota, hypoxické podněty a nutriční složení stravy ve všech 3 intervencích, a jeho cílem je rozšířit naše znalosti o účincích hypoxie a připoutání na lůžko na metabolismus kostí a fosfo - vápníková homeostáza.

Po lékařském a psychologickém vyšetření bude přijato 14 neobézních mužů, kteří jsou jinak zdraví. Budou pozváni k návštěvě olympijského sportovního centra, Planica, Slovinsko při 3 příležitostech, přičemž každá návštěva bude trvat 31 dní s odstupem 5 měsíců. Každá 31denní návštěva („kampaň“) zahrnuje základní období záznamu (5 dní), 21 dní intervence a období zotavení (5 dní), přičemž následná návštěva se provádí 14 dní po každé intervenci. Tyto 3 intervence budou přiděleny v randomizovaném, zkříženém designu: i) normobarický normoxický klid na lůžku (NBR; FiO2=21 %), ii) normobarický hypoxický ambulantní zadržení (HAMB; FiO2=14 %; ~4000 m simulovaná výška), a iii) normobarický hypoxický klid na lůžku (HBR; Fi02=14 %). Během všech kampaní bude uplatňován standardizovaný, opakující se 14denní dietní jídelníček složený z potravin běžně konzumovaných ve slovinské stravě. Cílený energetický příjem bude vypočítán individuálně pomocí upraveného vzorce Benedict-Harris s multiplikátory faktoru fyzické aktivity 1,2 pro kampaně HBR a NBR a 1,4 pro kampaň HAMB, které se používají k podpoře energetické rovnováhy. Tělesná hmota bude během kampaní denně monitorována pomocí vozíku se snímači zatížení a složení celého těla bude určováno před a bezprostředně po každém zásahu pomocí dvouemisní rentgenové absorbometrie vějířového svazku. Makronutriční složení stravy bude přibližně 17 % bílkovin, 53 % sacharidů a 30 % tuků, přičemž > 1,1 g bílkovin na kg tělesné hmotnosti za den a denní příjem soli (chloridu sodného) bude < 10 g. Jídlo bude podáváno ve vážených porcích a subjekty budou vyzvány, aby snědly veškeré dodané jídlo. Jakékoli nezkonzumované jídlo však bude zváženo a skutečné zkonzumované množství bude zaznamenáno v programu analýzy stravy.

Účastníkům bude vyhodnocen obsah kostních minerálů v 5 časových bodech (před, 3 během a jeden po každé intervenci) pomocí pQCT skenů lýtka a stehna. Horizontální skenování bude provedeno ve 4 %, 14 %, 38 % a 66 % tibie (posuzováno od jejího distálního konce) a ve 4 % a 33 % femuru. Před (2 časové body), během (11 časových bodů) a po (3 časových bodech) každé intervence se získá 24hodinový sběr moči a bude hodnocen na obsah vápníku a fosfátu v moči a na marker kostní reabsorpce. (N-koncový telopeptid). Kromě toho se brzy ráno odeberou vzorky žilní krve nalačno také před (2 časové body) a během (5 časových bodů) každým zásahem. Ty budou analyzovány na kalcium, fosfát, kostně specifickou alkalickou fosfatázu, parathormon, 25-hydroxyvitamin D, prokolagen-I-N-terminální propeptid a regulátory kostního metabolismu (Dickkopf-related protein 1 a sklerostin).