Respostas dos Sistemas Cardiovasculares a Exercícios de Perna em Condições de Microgravidade (STAMAS)

Um dos principais problemas nas explorações espaciais é o efeito negativo da exposição prolongada à gravidade muito baixa (ou seja, uma condição frequentemente chamada de microgravidade ou ausência de peso) na saúde dos astronautas. Nesta condição incomum, o corpo humano passa por um processo de adaptação, muitas vezes chamado de "descondicionamento", que leva à perda significativa de massa óssea e muscular, alterações hormonais, bem como modificações de importantes parâmetros cardiovasculares. Embora o novo estado fisiológico seja adequado ao ambiente de microgravidade, resulta inadequado no retorno à Terra. Portanto, após a missão, os astronautas experimentam vários problemas relacionados à saúde e devem realizar um intenso programa de reabilitação. O descondicionamento cardiovascular origina-se principalmente de uma mudança de sangue das extremidades inferiores para a parte superior do corpo causada pela ausência de gravidade. A longo prazo (ou seja, dias) isso causa perda de sangue e fluidos corporais. A curto prazo (ou seja, minutos) provoca modificações na pressão arterial e na frequência cardíaca.

Neste estudo, financiado pela União Européia através do projeto STAMAS, pretendemos avaliar se exercícios físicos de pernas podem levar a um deslocamento de sangue para as extremidades inferiores, melhorando assim o deslocamento ascendente de fluidos causado pela falta de peso. De forma mais geral, pretendemos investigar a resposta de curto prazo do sistema cardiovascular a exercícios de perna em condições de microgravidade. Após uma clara compreensão desses fenômenos, desenvolveremos um controlador que, monitorando o estado fisiológico de um sujeito, calculará o regime de exercícios apropriado para estabilizar seus parâmetros cardiovasculares em valores seguros desejados. Nossa contribuição fornecerá uma melhor compreensão do sistema cardiovascular e delineará o terreno fisiológico para o desenvolvimento de novos dispositivos de contramedida contra o descondicionamento cardiovascular durante o voo espacial com base em exercícios contínuos de perna.

O protocolo que propomos neste documento apresenta riscos mínimos para nossos potenciais sujeitos, enquanto tem potencial para produzir contribuições importantes. Os parâmetros cardiovasculares que pretendemos analisar são: pressão arterial, frequência cardíaca e volume sanguíneo da perna. Esses sinais serão adquiridos de forma não invasiva e com riscos mínimos. Os exercícios de perna serão realizados por meio de um aparelho de step (MARCOS) previamente desenvolvido em nosso Laboratório. O MARCOS permite variar a resistência aplicada contra os movimentos de extensão do joelho e, portanto, permite uma avaliação sistemática de diferentes intensidades de exercício. Finalmente, as condições de microgravidade podem ser facilmente simuladas deixando os sujeitos deitados em uma plataforma inclinada com a cabeça para baixo (ou seja, repouso no leito de cabeça para baixo - HDBR, ou inclinação da cabeça para baixo - HDT) durante as sessões de exercícios, induzindo assim um deslocamento do fluido corporal em direção ao tórax. O ângulo de inclinação mais eficaz provou ser tão baixo quanto -6°, constituindo assim apenas riscos mínimos para os sujeitos. Na prática, os participantes se deitarão confortavelmente na plataforma negativamente inclinada e executarão passos em diferentes intensidades enquanto seus parâmetros cardiovasculares estão sendo monitorados e registrados de forma criptografada para análise posterior.