De effecten van het ontladen van het hele lichaam op de fysiologische functie

Het snelle verlies van skeletspieren treedt op in extreme fysiologische omstandigheden, met name op de intensive care, hypoxie en tijdens ruimtevluchten. De oorzaak van dit versnelde verlies is onbekend; interventies die erop gericht zijn de achteruitgang te vertragen, kunnen echter ingrijpende gevolgen hebben voor de kwaliteit van leven na de operatie en, in termen van ruimteexpedities, het vermogen om missiekritieke taken uit te voeren. Bovendien hebben de huidige beschikbare methoden om de totale skeletspiermassa te meten beperkingen, gebrek aan nauwkeurigheid (antropometrie en bio-elektrische impedantieanalyse (BIA)) of zijn onbeweeglijk en kostbaar (dual x-ray absorptiometry (DXA) en magnetic resonance imaging (MRI)). .

Het primaire doel van deze studie is het onderzoeken van verlies van skeletspieren in het hele lichaam veroorzaakt door 7 opeenvolgende dagen van immobilisatie van het hele lichaam met behulp van drie onafhankelijke methoden; dubbele röntgenabsorptiometrie (DXA), magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) en D3-creatine-verdunning (D3-cr). Er worden ook een aantal secundaire doelen nagestreefd, die als gemeenschappelijk doel hebben om de impact van 7 dagen immobilisatie op HBF te meten; 1. Spier-, neuromusculaire en cardiovasculaire aanpassing; 2. Neurofysiologie, slaaparchitectuur en cognitie; 3. Een reeks ruimtevluchtspecifieke maatregelen, gericht op het karakteriseren van de in deze studie voorgestelde interventie (hyper-buoyancy flotation (HBF) bedrust) als een alternatief op de grond gebaseerd analoog om de fysiologische respons op microzwaartekracht te observeren.

Het musculaire, neuromusculaire en cardiovasculaire onderzoek wordt uitgevoerd door King's College London Centre of Human & Aerospace Physiological Sciences (KCL CHAPs) en varieert van het meten van veranderingen in het hele lichaam tot cellulaire aanpassing. De totale skeletspiermassa wordt gemeten met behulp van DXA, MRI en D3-cr, evenals de dwarsdoorsnede van een enkele spiergroep (quadriceps) met behulp van echografie. Er zal een biopsie worden genomen van dezelfde spiergroep (quadriceps) om veranderingen in spiereiwitsynthese (MPS), myovezelgrootte, kracht en eiwit:DNA-verhouding te onderzoeken. Spierprestaties zullen ook worden gemeten, van het vermogen van het hele lichaam met behulp van een tegenbewegingssprong tot kracht uitgedrukt door de romp, quadriceps, kuit en handgreep. De spiertonus wordt gemeten in drie buig- en drie strekspieren in de kuit, onderarm en onderrug. De plantairflexiespieren in de kuit zullen verder worden beoordeeld, waarbij enkelproprioceptie, maximale kracht en oppervlakte-EMG van de mediale gastrocnemius worden gemeten. Er zullen bloedmonsters worden genomen om veranderingen in immuniteit en botmarkers te onderscheiden. De lengte van het onderwerp zal worden gemeten en de morfologie van de tussenwervelschijf zal worden onderscheiden met behulp van echografie en MRI.

De neuromusculaire en spierprestatiemetingen zullen gelijktijdig worden verkregen. Elektrische activiteit geproduceerd door de skeletspieren zal worden geregistreerd en geëvalueerd met behulp van elektromyografie (EMG). Voordat de krachtuitdrukking van de quadriceps wordt getest, worden ook pads geplaatst zodat de spier elektrisch wordt gestimuleerd en een maximale onwillekeurige kracht wordt gemeten. Ten slotte zal er een fietsergometerbeoordeling worden uitgevoerd, waarbij het vermogen geleidelijk wordt opgevoerd en het maximale aerobe gebruik (VO2max) wordt bepaald.

De neurofysiologie, de slaaparchitectuur en het cognitieonderzoek zullen worden uitgevoerd in samenwerking met het Sleep and Brain Plasticity Center (Afdeling Neuroimaging, IoPPN) en het Sleep Disorders Centre in het Guy's Hospital. Deze studie zal kijken naar eventuele daaruit voortvloeiende veranderingen in slaaparchitectuur en neurofysiologie. Alle geassocieerde cognitieve of hersenstructurele veranderingen, die kunnen worden veroorzaakt door 1 week immobilisatie van het hele lichaam, zullen ook worden onderzocht.

De geschetste procedures zijn ontworpen om bekende fysiologische aanpassingen te beoordelen die optreden als gevolg van een omgeving met microzwaartekracht, en blijken daarom nuttige vergelijkende hulpmiddelen te zijn van waaruit het HBF-model kan worden geëvalueerd.

Zestien mannelijke proefpersonen (18-40 jaar) zullen worden aangeworven om testprocedures uit te voeren voor en na een 7-daagse controleperiode, waar ze hun gebruikelijke activiteiten zullen voortzetten en voorzien zullen worden van hun totale (gecontroleerde) calorie-inname, en pre- en na een losperiode van 7 dagen, waarbij proefpersonen op een hyper-buoyancy flotation (HBF) bed moeten blijven.