WIZUALIZACJA MIKROKRĄŻENIA W STANIE NIEWAŻKI (µGµScan)

Podczas nieważkości układ sercowo-naczyniowy podlega gwałtownym zmianom, co wykazano w badaniach krótkoterminowych (promocja kosmiczna) i długoterminowych misji do Skylab, MIR i Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (Nicogossian i in., 1989; Blomquist, 1994; Platts i in., 2014). Istnieją również dowody na zmiany w strukturze naczyń krwionośnych, metabolizmie i reakcjach na substancje rozszerzające naczynia krwionośne i zwężające naczynia krwionośne, które mogą mieć długoterminowe konsekwencje zdrowotne, przypominające wpływ starzenia się na układ sercowo-naczyniowy (Hughson i Shoemaker, 2004). Adaptacje sercowo-naczyniowe powodują zwiększoną częstość występowania nietolerancji ortostatycznej po locie (omdlenia), zmniejszoną pojemność minutową serca i zmniejszoną wydolność wysiłkową. Oprócz tych efektów po locie, stan nieważkości może mieć również szkodliwe konsekwencje podczas lotu. Wykazano na przykład, że zaburzenia rytmu serca mogą wystąpić podczas misji kosmicznych nawet u zdrowych osób (Convertino, 2009).

Zrozumienie reakcji sercowo-naczyniowych organizmu ludzkiego na zmieniające się warunki grawitacji jest zatem ważnym celem nauki o kosmosie.

Chociaż nieinwazyjne obrazowanie mikrokrążenia jest bardzo obiecującym narzędziem do oceny stanu układu sercowo-naczyniowego, wiedza na temat udziału mikrokrążenia w zmianach sercowo-naczyniowych wywołanych stanem nieważkości jest bardzo ograniczona, a dalsze badania w tej dziedzinie wydają się obiecujące. Przed zastosowaniem nieinwazyjnej techniki obrazowania mikrokrążenia podczas lotów kosmicznych należy ją ocenić na Ziemi.

Istnieją różne sprawdzone modele symulacyjne do badania wpływu nieważkości na ludzkie ciało w warunkach naziemnych: leżenie głową w dół, zanurzenie na sucho i na mokro oraz loty paraboliczne. Spośród tych modeli tylko lot paraboliczny odtwarza rzeczywisty stan nieważkości (patrz dokument informacyjny uczestnika opis lotów parabolicznych). Badania sercowo-naczyniowe często przeprowadzano podczas lotów parabolicznych. W ramach ograniczeń związanych z tą metodą (krótki czas trwania nieważkości - około 21 s - następujący po 20-sekundowych okresach hipergrawitacji przy 1,8 g i po nich), na przestrzeni lat opublikowano kilka niezwykłych wyników.

Celem naszego podejścia badawczego jest przetestowanie wykonalności oceny mikrokrążenia in vivo w locie parabolicznym, aby móc lepiej opisać mechanizmy odpowiedzi sercowo-naczyniowej w tych warunkach. W tym kontekście spodziewamy się zmian w przepływie mikrokrążenia podczas okresu nieważkości lotu parabolicznego.

Nasze podejście może pomóc w opracowaniu narzędzia diagnostycznego, które ułatwi identyfikację chorób sercowo-naczyniowych wywołanych stanem nieważkości i udoskonali strategie przystosowania astronautów do stanu nieważkości przed misją kosmiczną.