Simulazione dell'habitat planetario: studi sul metabolismo osseo (PlanHab)

Il rischio di perdita ossea in risposta all'immobilizzazione e al volo spaziale è ampiamente riconosciuto, con tali perdite ossee che si verificano prevalentemente nelle gambe. Le forze di carico negli arti inferiori sono tipicamente basse nello spazio e durante il riposo a letto, ma le contromisure di carico muscoloscheletrico possono prevenire o ridurre le perdite ossee indotte in queste condizioni. Sebbene l'origine primaria possa essere di natura meccanica, è probabile che le perdite ossee negli astronauti e nei pazienti immobilizzati siano modulate dall'ambiente endocrino e interno.

La perdita ossea e l'osteoporosi sono prevalenti anche nei pazienti con broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). I fattori eziologici più discussi per questa condizione includono la mancanza di attività fisica, la carenza di vitamina D, l'ipogonadismo, l'uso di corticosteroidi e il fumo. Tuttavia, la BPCO è associata all'ipossiemia tissutale e non è chiaro se l'ipossia di per sé influenzi il turnover osseo o il metabolismo.

Il protocollo dell'attuale studio standardizza i potenziali fattori confondenti, come l'attività fisica, la temperatura ambiente, lo stimolo ipossico e la composizione nutrizionale della dieta in tutti e 3 gli interventi, e mira ad estendere la nostra conoscenza degli effetti dell'ipossia e del riposo a letto sul metabolismo osseo e sul fosforo - omeostasi calcica.

Quattordici uomini non obesi, altrimenti in buona salute, saranno reclutati dopo screening medico e psicologico. Saranno invitati a frequentare l'Olympic Sport Centre, Planica, Slovenia in 3 occasioni, con ogni visita della durata di 31 giorni e separata da 5 mesi. Ogni visita di 31 giorni ("campagna") include un periodo di registrazione di base (5 giorni), 21 giorni di intervento e un periodo di recupero (5 giorni), con una visita di follow-up effettuata 14 giorni dopo ogni intervento. I 3 interventi saranno assegnati in un disegno incrociato randomizzato: i) Riposo a letto normobarico normossico (NBR; FiO2=21%), ii) Confinamento ambulatoriale ipossico normobarico (HAMB; FiO2=14%; ~4000 m di altitudine simulata), e iii) riposo a letto ipossico normobarico (HBR; FiO2=14%). Durante tutte le campagne verrà applicato un menu dietetico standardizzato, ripetuto, di 14 giorni, composto da alimenti comunemente consumati nella dieta slovena. L'assunzione mirata di energia sarà calcolata individualmente utilizzando una formula Benedict-Harris modificata, con moltiplicatori del fattore di attività fisica di 1,2 per le campagne HBR e NBR e 1,4 per la campagna HAMB, utilizzata per promuovere l'equilibrio energetico. La massa corporea sarà monitorata quotidianamente durante le campagne utilizzando una barella che incorpora celle di carico e la composizione corporea totale sarà determinata prima e immediatamente dopo ogni intervento utilizzando l'assorbimetria a raggi X a doppia emissione del fascio di fan. La composizione dei macronutrienti della dieta sarà di circa il 17% di proteine, il 53% di carboidrati e il 30% di grassi, con >1,1 g di proteine ​​per kg di peso corporeo forniti al giorno e l'assunzione giornaliera di sale (cloruro di sodio) <10 g. Il cibo verrà fornito in porzioni pesate e i soggetti saranno incoraggiati a mangiare tutto il cibo fornito. Tuttavia, qualsiasi alimento non consumato verrà pesato e la quantità effettiva consumata registrata in un programma di analisi della dieta.

Ai partecipanti verrà valutato il contenuto minerale osseo in 5 punti temporali (prima, 3 durante e uno dopo ogni intervento) utilizzando scansioni pQCT del polpaccio e della coscia. Verranno eseguite scansioni orizzontali al 4%, 14%, 38% e 66% della tibia (valutata dalla sua estremità distale) e al 4% e 33% del femore. Le raccolte di urina delle 24 ore saranno ottenute prima (2 punti temporali), durante (11 punti temporali) e dopo (3 punti temporali) ogni intervento e saranno valutate per il contenuto urinario di calcio e fosfato e per un marker di riassorbimento osseo (telopeptide N-terminale). Inoltre, la mattina presto, verranno prelevati anche campioni di sangue venoso a digiuno prima (2 punti temporali) e durante (5 punti temporali) ogni intervento. Questi saranno analizzati per calcio, fosfato, fosfatasi alcalina specifica per l'osso, ormone paratiroideo, 25-idrossivitamina D, propeptide procollagene-I-N-terminale e regolatori del metabolismo osseo (proteina 1 correlata a Dickkopf e sclerostina).