Effektene av avlastning av hele kroppen på fysiologisk funksjon

Det raske tapet av skjelettmuskulatur skjer under ekstreme fysiologiske forhold, spesielt innen intensivbehandling, hypoksi og under romfart. Årsaken til dette akselererte tapet er ukjent; intervensjoner som tar sikte på å bremse nedgangen kan imidlertid ha dype effekter på livskvaliteten etter operasjonen og, i romekspedisjonstermer, evnen til å fullføre oppdragskritiske oppgaver. I tillegg har de nåværende metodene som er tilgjengelige for å måle total skjelettmuskelmasse begrensninger, mangler nøyaktighet (antropometri og bioelektrisk impedansanalyse (BIA)) eller er immobile og kostbare (dobbel røntgenabsorptiometri (DXA) og magnetisk resonansavbildning (MRI)) .

Hovedmålet med denne studien er å undersøke tap av skjelettmuskel i hele kroppen indusert gjennom 7 påfølgende dager med immobilisering av hele kroppen ved å bruke tre uavhengige metoder; dobbel røntgenabsorptiometri (DXA), magnetisk resonansavbildning (MRI) og D3-kreatinfortynning (D3-cr). En rekke sekundære mål er også målrettet, som har det felles målet å måle effekten av 7-dagers immobilisering på HBF; 1. Muskulær, nevromuskulær og kardiovaskulær tilpasning; 2. Nevrofysiologi, søvnarkitektur og kognisjon; 3. En rekke romfartsspesifikke tiltak som tar sikte på å karakterisere intervensjonen som er foreslått i denne studien (hyper-buoyancy flotation (HBF) sengeleie) som en alternativ bakkebasert analog for å observere den fysiologiske responsen på mikrogravitasjon.

Den muskulære, nevromuskulære og kardiovaskulære forskningen utføres av King's College London Centre of Human & Aerospace Physiological Sciences (KCL CHAPs) og spenner fra måling av hele kroppens endring, til cellulær tilpasning. Total skjelettmuskelmasse vil bli målt ved bruk av DXA, MR og D3-cr samt tverrsnittsarealet til en enkelt muskelgruppe (quadriceps) ved bruk av ultralyd. En biopsi vil bli tatt fra samme muskelgruppe (quadriceps) for å undersøke endringer i muskelproteinsyntese (MPS), myofiberstørrelse, kraft og protein:DNA-forhold. Muskelytelse vil også bli målt, fra kraftuttak fra hele kroppen ved hjelp av et motbevegelseshopp, til kraft uttrykt av trunk, quadriceps, legg og håndgrep. Muskeltonen vil bli målt i tre bøye- og tre ekstensormuskler i legg, underarm og korsrygg. Plantarfleksjonsmuskulaturen i leggen vil bli videre vurdert, med ankelpropriosepsjon, maksimal styrke og overflate-EMG av mediale gastrocnemius målt. Blodprøver vil bli tatt for å skille endringer i immunitet og benmarkører. Personens høyde vil bli målt og intervertebral skivemorfologi skilles ut ved hjelp av ultralyd og MR.

Nevromuskulære og muskelytelsesmålinger vil bli oppnådd samtidig. Elektrisk aktivitet produsert av skjelettmuskulaturen vil bli registrert og evaluert ved hjelp av elektromyografi (EMG). Før kraftuttrykket til quadriceps testes, vil også puter plasseres slik at muskelen kan stimuleres elektrisk og for å måle en maksimal ufrivillig kraft. Til slutt vil det bli foretatt en syklusergometervurdering, hvor kraften trappes gradvis og maksimal aerob utnyttelse (VO2max) bestemmes.

Nevrofysiologi, søvnarkitektur og kognisjonsundersøkelse vil være i samarbeid med Sleep and Brain Plasticity Center (Department of Neuroimaging, IoPPN) og Sleep Disorders Center ved Guy's Hospital. Denne studien vil se på eventuelle endringer i søvnarkitektur og nevrofysiologi. Eventuelle assosierte kognitive eller hjernestrukturelle endringer, som kan induseres gjennom 1 ukes immobilisering av hele kroppen, vil også bli undersøkt.

Prosedyrene som er skissert er designet for å vurdere kjente fysiologiske tilpasninger som oppstår som en konsekvens av et mikrogravitasjonsmiljø, og viser derfor nyttige komparative verktøy som HBF-modellen kan evalueres fra.

Seksten mannlige forsøkspersoner (18-40 år) vil bli rekruttert til å gjennomføre testprosedyrer før og etter en 7-dagers kontrollperiode, hvor de vil fortsette sine vanlige aktiviteter og forsynes med sitt totale (kontrollerte) kaloriinntak, og pre- og post-en 7-dagers losseperiode, hvor forsøkspersonene vil bli pålagt å forbli på en hyper-buoyancy flotation (HBF) seng.