A kardiovaszkuláris rendszerek válaszai a lábgyakorlatokra mikrogravitációhoz hasonló körülmények között (STAMAS)

Az űrkutatás egyik fő problémája a nagyon alacsony gravitációnak (azaz gyakran mikrogravitációnak vagy súlytalanságnak nevezett állapot) való hosszan tartó expozíció negatív hatása az űrhajósok egészségére. Ebben a szokatlan állapotban az emberi test alkalmazkodási folyamaton megy keresztül, amelyet gyakran „kondicionálódásnak” is neveznek, ami jelentős csont- és izomtömeg-veszteséghez, hormonális változásokhoz, valamint fontos kardiovaszkuláris paraméterek módosulásához vezet. Míg az új élettani állapot megfelel a mikrogravitációs környezetnek, a földre való visszatéréskor alkalmatlan. Emiatt a küldetés után az űrhajósok különféle egészségügyi problémákkal küzdenek, és intenzív rehabilitációs programon kell részt venniük. A szív- és érrendszeri dekondicionálás főként abból ered, hogy a gravitáció hiánya miatt a vér az alsó végtagokból a test felső részébe kerül. Hosszú távon (pl. nap) ez vér- és testfolyadékveszteséget okoz. Rövid távon (pl. perc) módosítja az artériás vérnyomást és a pulzusszámot.

Jelen tanulmányunkban, amelyet az Európai Unió a STAMAS projekten keresztül finanszírozott, azt kívánjuk felmérni, hogy a lábfizikai gyakorlatok vezethetnek-e vér eltolódásához az alsó végtagok irányába, ezáltal javítva a súlytalanság okozta folyadékeltolódást. Általánosabban célunk a szív- és érrendszer rövid távú reakciójának vizsgálata a lábgyakorlatokra mikrogravitációhoz hasonló körülmények között. E jelenségek világos megértése után kifejlesztünk egy vezérlőt, amely az alany fiziológiai tekintetének figyelésével kiszámítja a megfelelő edzési rendszert, hogy a szív- és érrendszeri paramétereit a kívánt biztonságos értékekre stabilizálja. Hozzájárulásunk a szív- és érrendszer jobb megértését teszi lehetővé, és felvázolja a fiziológiai alapokat a folyamatos lábgyakorlatokon alapuló, újszerű ellenintézkedések kifejlesztéséhez az űrrepülés során bekövetkező kardiovaszkuláris dekondicionálás ellen.

Az ebben a dokumentumban javasolt protokoll minimális kockázatot jelent potenciális alanyaink számára, ugyanakkor jelentős hozzájárulást jelenthet. Az általunk elemezni kívánt kardiovaszkuláris paraméterek a következők: vérnyomás, pulzusszám és lábvértérfogat. Ezeket a jeleket nem invazív módon és minimális kockázattal kell megszerezni. A lábgyakorlatokat a laborunkban korábban kifejlesztett léptetőeszköz (MARCOS) segítségével végezzük. A MARCOS lehetővé teszi a térdnyújtó mozdulatokkal szembeni ellenállás variálását, így lehetővé teszi a különböző edzésintenzitások szisztematikus értékelését. Végül, a mikrogravitációs körülmények könnyen emulálhatók, ha az alanyokat lehajtott fejjel (pl. fejjel lefelé támasztott ágytámasz – HDBR, vagy fejlefelé billentés – HDT) az edzések során, ezzel indukálva a testfolyadék eltolódását a mellkas felé. A leghatékonyabb dőlésszög akár -6°-nak bizonyult, így csak minimális kockázatot jelent az alanyok számára. A gyakorlatban az alanyok kényelmesen fekszenek a negatív dőlésszögű platformon, és különböző intenzitással léptenek, miközben szív- és érrendszeri paramétereiket figyelik, és titkosított formában rögzítik a későbbi elemzéshez.