De kardiovaskulære systemers reaktioner på benøvelser under mikrogravitationslignende tilstande (STAMAS)

Et af de store problemer i rumudforskninger er den negative effekt af langvarig udsættelse for meget lav tyngdekraft (dvs. en tilstand, der ofte omtales som mikrotyngdekraft eller vægtløshed) på astronauters helbred. I denne usædvanlige tilstand gennemgår den menneskelige krop en tilpasningsproces, ofte omtalt som "dekonditionering", som fører til betydeligt tab af knogle- og muskelmasse, hormonelle ændringer samt ændringer af vigtige kardiovaskulære parametre. Mens den nye fysiologiske tilstand er tilstrækkelig til mikrogravitationsmiljøet, resulterer den uegnet ved tilbagevenden til jorden. Derfor oplever astronauter efter missionen forskellige sundhedsrelaterede problemer og skal gennemføre et intenst rehabiliteringsprogram. Kardiovaskulær dekonditionering stammer hovedsageligt fra et skift af blod fra underekstremiteterne til den øvre del af kroppen forårsaget af fraværet af tyngdekraften. På lang sigt (dvs. dage) dette medfører tab af blod og kropsvæske. På kort sigt (dvs. minutter) det fremkalder ændringer i arterielt blodtryk og hjertefrekvens.

I denne undersøgelse, finansieret af Den Europæiske Union gennem projektet STAMAS, har vi til hensigt at evaluere, om fysiske benøvelser kan føre til en forskydning af blod mod underekstremiteterne, og dermed forbedre det opadgående væskeskift forårsaget af vægtløshed. Mere generelt sigter vi på at undersøge det kortsigtede respons fra det kardiovaskulære system på benøvelser under mikrogravitationslignende tilstande. Efter en klar forståelse af disse fænomener vil vi udvikle en controller, der ved at overvåge et individs fysiologiske blik vil beregne det passende træningsregime for at stabilisere hans/hendes kardiovaskulære parametre til ønskede sikre værdier. Vores bidrag vil give en bedre forståelse af det kardiovaskulære system og vil afgrænse det fysiologiske grundlag for udviklingen af ​​nye modforanstaltninger mod den kardiovaskulære dekonditionering under rumflyvning baseret på kontinuerlige benøvelser.

Den protokol, vi foreslår i dette dokument, udgør minimale risici for vores potentielle emner, mens den har potentialet til at producere vigtige bidrag. De kardiovaskulære parametre, vi har til hensigt at analysere, er: blodtryk, hjertefrekvens og benblodvolumen. Disse signaler vil blive erhvervet non-invasivt og med minimale risici. Benøvelser vil blive udført ved hjælp af et stepapparat (MARCOS), der tidligere er udviklet i vores laboratorium. MARCOS gør det muligt at variere den modstand, der påføres mod knæforlængelsebevægelser, og giver derfor mulighed for en systematisk evaluering af forskellige træningsintensiteter. Endelig kan mikrotyngdekraftsforhold let efterlignes ved at lade forsøgspersonerne ligge på en skrå platform med hovedet nedad (dvs. hoved-ned sengeleje - HDBR, eller head-down tilt - HDT) under træningspas, hvilket inducerer et skift af kropsvæske mod thorax. Den mest effektive hældningsvinkel har vist sig at være så lav som -6° og udgør således kun minimale risici for forsøgspersonerne. I praksis vil forsøgspersonerne komfortabelt ligge på den negativt hældende platform og udføre stepping ved forskellige intensiteter, mens deres kardiovaskulære parametre overvåges og optages i krypteret form til efterfølgende analyse.