Virkningerne af aflæsning af hele kroppen på fysiologisk funktion

Det hurtige tab af skeletmuskulatur opstår under ekstreme fysiologiske forhold, især inden for intensiv pleje, hypoxi og under rumflyvning. Årsagen til dette accelererede tab er ukendt; interventioner, der sigter mod at bremse nedgangen, kan dog have dybtgående virkninger på livskvaliteten efter operationen og, hvad angår rumekspedition, evnen til at udføre missionskritiske opgaver. Derudover har de nuværende tilgængelige metoder til at måle total skeletmuskelmasse begrænsninger, mangler nøjagtighed (antropometri og bioelektrisk impedansanalyse (BIA)) eller er immobile og dyre (dobbelt røntgenabsorptiometri (DXA) og magnetisk resonansbilleddannelse (MRI)) .

Det primære formål med denne undersøgelse er at undersøge hele kroppens skeletmuskeltab induceret gennem 7 på hinanden følgende dage med helkropsimmobilisering ved hjælp af tre uafhængige metoder; dobbelt røntgenabsorptiometri (DXA), magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) og D3-kreatinfortynding (D3-cr). En række sekundære mål er også målrettet, som har det fælles mål at måle virkningen af ​​7-dages immobilisering på HBF; 1. Muskulær, neuromuskulær og kardiovaskulær tilpasning; 2. Neurofysiologi, søvnarkitektur og kognition; 3. En række rumflyvningsspecifikke foranstaltninger, der sigter mod at karakterisere den intervention, der foreslås i denne undersøgelse (hyper-buoyancy flotation (HBF) sengeleje) som en alternativ jordbaseret analog til at observere den fysiologiske reaktion på mikrogravitation.

Den muskulære, neuromuskulære og kardiovaskulære forskning udføres af King's College London Centre of Human & Aerospace Physiological Sciences (KCL CHAPs) og spænder fra måling af helkropsændringer til cellulær tilpasning. Total skeletmuskelmasse vil blive målt ved hjælp af DXA, MRI og D3-cr samt tværsnitsarealet af en enkelt muskelgruppe (quadriceps) ved hjælp af ultralyd. En biopsi vil blive taget fra den samme muskelgruppe (quadriceps) for at undersøge ændringer i muskelproteinsyntese (MPS), myofiberstørrelse, kraft og protein:DNA-forhold. Muskelpræstation vil også blive målt, fra hele kroppens kraftudgang ved hjælp af et modbevægelsesspring, til kraft udtrykt af krop, quadriceps, læg og håndgreb. Muskeltonus vil blive målt i tre flexor og tre extensor muskler i læg, underarm og lænd. Plantarflexionsmusklerne i læggen vil blive vurderet yderligere, med ankelproprioception, maksimal styrke og overflade-EMG af den mediale gastrocnemius målt. Blodprøver vil blive taget for at skelne ændringer i immunitet og knoglemarkører. Forsøgspersonens højde vil blive målt og intervertebral diskmorfologi skelnes ved hjælp af ultralyd og MR.

De neuromuskulære og muskelpræstationsmålinger vil blive opnået samtidigt. Elektrisk aktivitet produceret af skeletmusklerne vil blive registreret og evalueret ved hjælp af elektromyografi (EMG). Inden kraftudtrykket af quadriceps testes, vil puder også blive placeret, så musklen kan stimuleres elektrisk, og en maksimal ufrivillig kraft kan måles. Til sidst vil der blive foretaget en cykelergometervurdering, hvor kraften gradvist rampes og maksimal aerob udnyttelse (VO2max) bestemmes.

Udredningen af ​​neurofysiologi, søvnarkitektur og kognition vil være i samarbejde med Sleep and Brain Plasticity Center (Department of Neuroimaging, IoPPN) og Sleep Disorders Center på Guy's Hospital. Denne undersøgelse vil se på eventuelle efterfølgende ændringer i søvnarkitektur og neurofysiologi. Eventuelle associerede kognitive eller hjernestrukturelle ændringer, som kan induceres gennem 1 uges immobilisering af hele kroppen, vil også blive undersøgt.

De skitserede procedurer er designet til at vurdere kendte fysiologiske tilpasninger, der forekommer som en konsekvens af et mikro-tyngdekraftsmiljø, og viser derfor nyttige komparative værktøjer, hvorfra HBF-modellen kan evalueres.

Seksten mandlige forsøgspersoner (18-40 år) vil blive rekrutteret til at udføre testprocedurer før og efter en 7-dages kontrolperiode, hvor de vil fortsætte deres sædvanlige aktiviteter og blive forsynet med deres samlede (kontrollerede) kalorieindtag og før- og efter en 7-dages aflæsningsperiode, hvor forsøgspersoner skal forblive på en hyper-buoyancy flotation (HBF) seng.