Wpływ rozładowania całego ciała na funkcje fizjologiczne

Do gwałtownej utraty mięśni szkieletowych dochodzi w ekstremalnych warunkach fizjologicznych, zwłaszcza na oddziale intensywnej terapii, niedotlenieniu i podczas lotów kosmicznych. Przyczyna tej przyspieszonej utraty jest nieznana; jednak interwencje mające na celu spowolnienie spadku mogą mieć głęboki wpływ na jakość życia po operacji oraz, w kategoriach ekspedycji kosmicznych, zdolność do wykonywania zadań o znaczeniu krytycznym. Ponadto dostępne obecnie metodologie pomiaru całkowitej masy mięśni szkieletowych mają ograniczenia, brak im dokładności (antropometria i analiza impedancji bioelektrycznej (BIA)) lub są nieruchome i kosztowne (podwójna absorpcjometria rentgenowska (DXA) i rezonans magnetyczny (MRI)) .

Głównym celem tego badania jest zbadanie utraty mięśni szkieletowych całego ciała wywołanej przez 7 kolejnych dni unieruchomienia całego ciała przy użyciu trzech niezależnych metod; podwójna absorpcjometria rentgenowska (DXA), obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) i rozcieńczenie kreatyny D3 (D3-cr). Wyznaczono również szereg celów drugorzędnych, których wspólnym celem jest zmierzenie wpływu 7-dniowego unieruchomienia na HBF; 1. Adaptacja mięśniowa, nerwowo-mięśniowa i sercowo-naczyniowa; 2. Neurofizjologia, architektura snu i poznanie; 3. Szereg środków specyficznych dla lotów kosmicznych, mających na celu scharakteryzowanie interwencji zaproponowanej w ramach tego badania (leżenie w łóżku z flotacją hiperwyporową (HBF)) jako alternatywnego analogu naziemnego do obserwacji reakcji fizjologicznej na mikrograwitację.

Badania mięśni, nerwowo-mięśniowe i sercowo-naczyniowe są przeprowadzane przez King's College London Centre of Human & Aerospace Physiological Sciences (KCL CHAPs) i obejmują pomiary zmian w całym ciele, a także adaptację komórkową. Zmierzona zostanie całkowita masa mięśni szkieletowych za pomocą DXA, MRI i D3-cr oraz pole przekroju pojedynczej grupy mięśni (mięsień czworogłowy) za pomocą ultradźwięków. Z tej samej grupy mięśni (mięsień czworogłowy) zostanie pobrana biopsja w celu zbadania zmian w syntezie białek mięśniowych (MPS), wielkości włókien mięśniowych, sile i stosunku białka do DNA. Zmierzona zostanie również wydajność mięśni, od mocy wyjściowej całego ciała przy użyciu skoku przeciwruchowego, do siły wyrażonej przez tułów, mięsień czworogłowy, łydkę i uchwyt. Napięcie mięśniowe będzie mierzone w trzech mięśniach zginaczy i trzech mięśniach prostowników w łydce, przedramieniu i dolnej części pleców. Mięśnie zgięcia podeszwowego w łydce będą dalej oceniane, z pomiarem propriocepcji kostki, maksymalnej siły i powierzchniowego EMG mięśnia brzuchatego łydki. Pobrane zostaną próbki krwi w celu rozróżnienia zmian odporności i markerów kostnych. Zostanie zmierzony wzrost pacjenta i rozróżniona morfologia krążka międzykręgowego za pomocą ultradźwięków i rezonansu magnetycznego.

Pomiary wydajności nerwowo-mięśniowej i mięśniowej będą wykonywane jednocześnie. Aktywność elektryczna wytwarzana przez mięśnie szkieletowe będzie rejestrowana i oceniana za pomocą elektromiografii (EMG). Przed wyrażeniem siły badanego mięśnia czworogłowego, elektrody zostaną również ustawione w celu elektrycznej stymulacji mięśnia i pomiaru maksymalnej mimowolnej siły. Na koniec zostanie przeprowadzona ocena na ergometrze rowerowym, podczas której stopniowo zwiększa się moc i określa się maksymalne wykorzystanie tlenowe (VO2max).

Neurofizjologia, architektura snu i badanie funkcji poznawczych będą prowadzone we współpracy z Centrum Plastyki Snu i Mózgu (Wydział Neuroobrazowania, IoPPN) oraz Centrum Zaburzeń Snu w Guy's Hospital. W tym badaniu przyjrzymy się wszelkim wynikającym z tego zmianom w architekturze snu i neurofizjologii. Zbadane zostaną również wszelkie powiązane zmiany poznawcze lub strukturalne mózgu, które mogą być wywołane przez 1 tydzień unieruchomienia całego ciała.

Przedstawione procedury mają na celu ocenę znanych adaptacji fizjologicznych zachodzących w wyniku środowiska mikrograwitacyjnego, a tym samym okazują się użytecznymi narzędziami porównawczymi, na podstawie których można ocenić model HBF.

Szesnastu mężczyzn (18-40 lat) zostanie zwerbowanych do przeprowadzenia procedur testowych przed i po 7-dniowym okresie kontrolnym, podczas których będą kontynuować swoje zwykłe czynności i otrzymają całkowitą (kontrolowaną) ilość przyjmowanych kalorii oraz i po 7-dniowym okresie rozładunku, w którym badani będą musieli pozostać na łożu flotacyjnym o zwiększonej wyporności (HBF).