Koko kehon purkamisen vaikutukset fysiologisiin toimintoihin

Luustolihasten nopea menetys tapahtuu äärimmäisissä fysiologisissa olosuhteissa, etenkin tehohoidossa, hypoksiassa ja avaruuslentojen aikana. Tämän nopeutuneen menetyksen syytä ei tunneta; laskua hidastavilla interventioilla voi kuitenkin olla syvällisiä vaikutuksia elämänlaatuun leikkauksen jälkeen ja avaruusmatkan kannalta kykyyn suorittaa kriittisiä tehtäviä. Lisäksi nykyisillä menetelmillä, joilla mitataan koko luuston lihasmassaa, on rajoituksia, ne eivät ole tarkkoja (antropometria ja biosähköinen impedanssianalyysi (BIA)) tai ne ovat liikkumattomia ja kalliita (kaksoisröntgenabsorptiometria (DXA) ja magneettikuvaus (MRI)). .

Tämän tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on tutkia koko kehon luustolihasten menetystä, joka on aiheutunut 7 peräkkäisen päivän koko kehon immobilisaatiosta, käyttäen kolmea riippumatonta menetelmää; kaksoisröntgenabsorptiometria (DXA), magneettikuvaus (MRI) ja D3-kreatiinilaimennus (D3-cr). Kohteena on myös useita toissijaisia ​​tavoitteita, joiden yhteinen tavoite on mitata 7 päivän immobilisaation vaikutusta HBF:ään; 1. Lihas-, neuromuskulaarinen ja kardiovaskulaarinen sopeutuminen; 2. Neurofysiologia, unen arkkitehtuuri ja kognitio; 3. Erilaisia ​​avaruuslentoihin liittyviä toimenpiteitä, joiden tarkoituksena on karakterisoida tässä tutkimuksessa ehdotettu interventio (hyper-buoyancy flotation (HBF) -vuodetuki) vaihtoehtoisena maassa sijaitsevana analogina mikrogravitaatioon kohdistuvan fysiologisen vasteen tarkkailemiseksi.

Lihas-, hermo-lihas- ja sydän- ja verisuonitutkimuksen suorittaa King's College London Center of Human & Aerospace Physiological Sciences (KCL CHAPs) ja se vaihtelee koko kehon muutoksen mittaamisesta solujen sopeutumiseen. Luurankolihasten kokonaismassa mitataan DXA:lla, MRI:llä ja D3-cr:llä sekä yksittäisen lihasryhmän (nelipäälihaksen) poikkileikkauspinta-ala ultraäänellä. Samasta lihasryhmästä (nelipäisestä lihasryhmästä) otetaan biopsia, jotta voidaan tutkia muutoksia lihasproteiinisynteesissä (MPS), lihaskuitujen koossa, voimassa ja proteiini: DNA -suhteessa. Lihassuorituskykyä mitataan myös koko kehon tehosta vastaliikehyppyllä vartalon, nelipäisen reisilihaksen, pohkeen ja kädensijan ilmaisemaan voimaan. Lihasjännettä mitataan kolmesta pohkeen, kyynärvarren ja alaselän koukistaja- ja kolmesta ojentajalihaksesta. Pohkeen plantarflexiolihaksia arvioidaan edelleen ja mitataan nilkan proprioseptio, maksimaalinen voima ja mediaalisen gastrocnemiuksen pinnan EMG. Verinäytteitä otetaan immuniteetin ja luumerkkiaineiden muutosten erottamiseksi. Koehenkilön pituus mitataan ja nikamavälilevyjen morfologia erotetaan ultraäänellä ja magneettikuvauksella.

Hermolihas- ja lihassuorituskykymittaukset mitataan samanaikaisesti. Luurankolihasten tuottama sähköinen aktiivisuus tallennetaan ja arvioidaan elektromyografian (EMG) avulla. Ennen testattavan nelipäisen reisilihaksen voiman ilmentymistä, pehmusteet asetetaan myös siten, että lihasta stimuloidaan sähköisesti ja mitataan maksimaalinen tahaton voima. Lopuksi suoritetaan sykliergometriarviointi, jossa tehoa nostetaan asteittain ja määritetään maksimaalinen aerobinen käyttöaste (VO2max).

Neurofysiologia, uniarkkitehtuuri ja kognitiotutkimus tehdään yhteistyössä Sleep and Brain Plasticity Centerin (Department of Neuroimaging, IoPPN) ja Guy's Hospitalin unihäiriökeskuksen kanssa. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan mahdollisia muutoksia unen arkkitehtuurissa ja neurofysiologiassa. Myös kaikki asiaan liittyvät kognitiiviset tai aivojen rakenteelliset muutokset, jotka voidaan aiheuttaa 1 viikon koko kehon immobilisaation aikana, tutkitaan.

Esitellyt menettelyt on suunniteltu arvioimaan tunnettuja fysiologisia mukautuksia, jotka tapahtuvat mikrogravitaatioympäristön seurauksena, ja siksi ne osoittautuvat hyödyllisiksi vertailutyökaluiksi, joiden avulla HBF-malli voidaan arvioida.

Kuusitoista miespuolista koehenkilöä (18–40-vuotiaat) rekrytoidaan suorittamaan testiprosesseja ennen ja jälkeen 7 päivän kontrollijakson, jossa he jatkavat tavanomaista toimintaansa ja heille tarjotaan (kontrolloitu) kokonaiskalorinsaantinsa ja ennen ja 7 päivän purkujakson jälkeen, jolloin koehenkilöiden on pysyttävä hyper- kelluntaisella (HBF) -vuoteella.