Mankiety na udach zapobiegające utracie kondycji spowodowanej 5-dniowym zanurzeniem w suchym powietrzu (DI-Cuff)

Loty kosmiczne pokazały możliwości i ograniczenia adaptacji człowieka do przestrzeni kosmicznej. Wyniki ostatnich 50 lat wykazały, że środowisko kosmiczne, aw szczególności mikrograwitacja, powodują zmiany, które mogą wpływać na wydajność astronautów. Te zmiany fizjologiczne są teraz lepiej znane: przedłużona ekspozycja na stan nieważkości może prowadzić do znacznej utraty kości, masy mięśniowej, siły, osłabienia układu sercowo-naczyniowego i czuciowo-ruchowego, zmian immunologicznych, hormonalnych i metabolicznych. Niemniej jednak nowsze misje ujawniły nowy zestaw adaptacji fizjologicznych i konsekwencji lotów kosmicznych. Rzeczywiście, astronauci narażeni na długotrwały stan nieważkości doświadczają przesunięć nadwzrocznych i zmian strukturalnych w oku (np. fałdów naczyniówkowych i obrzęku tarczy nerwu wzrokowego). Ten stan został zdefiniowany przez NASA jako zespół nerwowo-oczny związany z lotami kosmicznymi (SANS). Niektóre z tych zmian widzenia pozostają nierozwiązane przez lata po locie. Zjawisko to najprawdopodobniej istniało od początku lotów kosmicznych człowieka, ale dopiero niedawno zostało uznane za główną konsekwencję przystosowania się do mikrograwitacji. Uważa się, że zmiany w widzeniu i strukturze oka są wynikiem długotrwałego narażenia na przesunięcia płynu w kierunku głowy wywołane lotami kosmicznymi i podwyższone ciśnienie wewnątrzczaszkowe. Utrata gradientu ciśnienia hydrostatycznego podczas lotu kosmicznego prowadzi do redystrybucji płynów ustrojowych w kierunku głowy. Aby przygotować się do przyszłych misji załogowych poza niską orbitę okołoziemską, należy zbadać mechanizmy leżące u podstaw zespołu SANS i konieczne są środki zaradcze mające na celu odwrócenie lub zapobieganie SANS. Mankiety zwężające żyły udowe (VTC) stanowią jeden z możliwych środków zaradczych w celu złagodzenia przesunięcia płynu w kierunku głowy. Rosyjska Agencja Kosmiczna używa VTC (bransoletek) do sekwestracji płynów w kończynach dolnych i łagodzenia subiektywnego odczucia przekrwienia głowy podczas lotów kosmicznych. Co więcej, eksperymenty na 6-miesięcznych misjach Mir wykazały, że bransoletki zmniejszają pole przekroju poprzecznego żyły szyjnej u kosmonautów o 12% do 20%. Jednak nie wiadomo, w jaki sposób VTC (w tym bransoletki) wpływają na cechy fizjologiczne oka. Agencje kosmiczne są aktywnie zaangażowane w badanie inicjacji i postępu zespołu SANS poprzez badania na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i na ziemi. Rzeczywiście, biorąc pod uwagę ograniczoną liczbę możliwości lotu, trudności związane z przeprowadzaniem eksperymentów w locie (ograniczenia operacyjne dla astronautów, ograniczone możliwości pokładowych urządzeń biomedycznych), naziemne eksperymenty symulujące efekty stanu nieważkości są wykorzystywane do lepszego zrozumieć mechanizmy adaptacji fizjologicznej, zaprojektować i zweryfikować środki zaradcze. Do symulacji mikrograwitacji na Ziemi stosuje się różne metody. Jednak dwa oddzielne podejścia, leżenie głową w dół -6° (HDBR) i zanurzenie na sucho (DI), umożliwiły długoterminowe narażenie z wynikami zbliżonymi do tych obserwowanych w stanie nieważkości. Powodują zmiany w składzie ciała (w tym redystrybucję płynów ustrojowych), cechy układu sercowo-naczyniowego i mięśni szkieletowych, które przypominają efekty mikrograwitacji. Wspólnym fizjologicznym mianownikiem jest połączenie przesunięcia płynów ustrojowych do głowy i zmniejszonej aktywności fizycznej. W przeciwieństwie do leżenia w łóżku, suche zanurzenie daje wyjątkową okazję do zbadania fizjologicznych skutków braku podpory ciała. Suche zanurzenie oznacza zanurzenie w wodzie termoneutralnej pokrytej specjalną elastyczną, swobodną, ​​wodoodporną tkaniną. Obiekt otoczony filmem i „swobodnie zawieszony” w masie wody pozostaje suchy. Podczas zanurzenia poziomego siły nacisku rozkładają się prawie równomiernie na całej powierzchni ciała (jedynie głowa i szyja nie są całkowicie podparte wodą). Brak mechanicznego podparcia określonych stref podczas zanurzenia tworzy stan zbliżony do stanu nieważkości, który nazywa się „bezpodporą”. Fizjologiczne zmiany w DI rozwijają się szybciej i są głębsze niż w HDBR. Ten zaawansowany model naziemny doskonale nadaje się do testowania środków zaradczych dla dekondycjonowania wywołanego mikrograwitacją i patologii związanych z brakiem aktywności fizycznej.

Niniejsze badanie zostało zorganizowane w tym kontekście przez francuską agencję kosmiczną (CNES) w celu oceny na dwudziestu zdrowych ochotnikach płci męskiej wpływu mankietów udowych na zapobieganie utracie kondycji wywołanej przez 5 dni suchego zanurzenia, a w szczególności przemieszczaniu się płynów i związanym z tym zaburzeniom okulistycznym . Korzystając ze zintegrowanego podejścia, CNES wybrało dziesięć protokołów naukowych do oceny zmian w różnych dziedzinach fizjologicznych i potencjalnych korzystnych skutków środków zaradczych w celu zapobiegania i/lub ograniczania tych zmian.