Влияние разгрузки всего тела на физиологические функции

Быстрая потеря скелетных мышц происходит в экстремальных физиологических условиях, особенно в условиях интенсивной терапии, гипоксии и во время космических полетов. Причина этой ускоренной потери неизвестна; однако вмешательства, направленные на замедление ухудшения состояния, могут оказать глубокое влияние на качество жизни после операции и, с точки зрения космических экспедиций, на способность выполнять критически важные задачи. Кроме того, современные методы измерения общей массы скелетных мышц имеют ограничения, недостаточную точность (антропометрия и анализ биоэлектрического импеданса (BIA)) или являются неподвижными и дорогостоящими (двойная рентгеновская абсорбциометрия (DXA) и магнитно-резонансная томография (MRI)) .

Основная цель этого исследования - изучить потерю скелетных мышц всего тела, вызванную 7 последовательными днями иммобилизации всего тела, с использованием трех независимых методов; двойная рентгеновская абсорбциометрия (DXA), магнитно-резонансная томография (MRI) и разведение D3-креатина (D3-cr). Также преследуется ряд второстепенных целей, общей целью которых является измерение влияния 7-дневной иммобилизации на ЧСС; 1. Мышечная, нервно-мышечная и сердечно-сосудистая адаптация; 2. Нейрофизиология, архитектура сна и познание; 3. Ряд специальных мер для космического полета, направленных на то, чтобы охарактеризовать вмешательство, предложенное в рамках этого исследования (гиперплавучее плавание (HBF) постельный режим), в качестве альтернативного наземного аналога для наблюдения за физиологической реакцией на микрогравитацию.

Мышечные, нервно-мышечные и сердечно-сосудистые исследования проводятся Центром физиологии человека и аэрокосмических наук Лондонского Королевского колледжа (KCL CHAP) и варьируются от измерения изменений всего тела до клеточной адаптации. Общая масса скелетных мышц будет измеряться с помощью DXA, МРТ и D3-cr, а также площадь поперечного сечения одной группы мышц (четырехглавой мышцы) с помощью ультразвука. Из той же группы мышц (четырехглавой мышцы) будет взята биопсия, чтобы исследовать изменения в синтезе мышечного белка (MPS), размере миофибрилл, силе и соотношении белок: ДНК. Мышечная производительность также будет измеряться, от выходной мощности всего тела с использованием прыжка в противоположном направлении до силы, выраженной туловищем, четырехглавой мышцей, икроножной мышцей и рукояткой. Мышечный тонус будет измеряться в трех мышцах-сгибателях и трех мышцах-разгибателях голени, предплечья и нижней части спины. Мышцы подошвенного сгибания голени будут дополнительно оценены с измерением проприоцепции голеностопного сустава, максимальной силы и поверхностной ЭМГ медиальной части икроножной мышцы. Будут взяты образцы крови, чтобы отличить изменения иммунитета и костных маркеров. Рост субъекта будет измерен, а морфология межпозвонкового диска определена с помощью УЗИ и МРТ.

Одновременно будут проводиться измерения нервно-мышечной и мышечной активности. Электрическая активность скелетных мышц регистрируется и оценивается с помощью электромиографии (ЭМГ). Перед выражением силы тестируемой четырехглавой мышцы подушечки также будут расположены для электрической стимуляции мышцы и для измерения максимальной непроизвольной силы. Наконец, будет проведена оценка велоэргометра, при которой мощность постепенно увеличивается и определяется максимальное аэробное использование (VO2max).

Исследование нейрофизиологии, архитектуры сна и когнитивных функций будет проводиться в сотрудничестве с Центром пластичности сна и мозга (отделение нейровизуализации, IoPPN) и Центром расстройств сна в больнице Гая. В этом исследовании будут рассмотрены любые последующие изменения в архитектуре сна и нейрофизиологии. Любые связанные когнитивные или структурные изменения мозга, которые могут быть вызваны иммобилизацией всего тела в течение 1 недели, также будут исследованы.

Описанные процедуры предназначены для оценки известных физиологических адаптаций, происходящих в условиях микрогравитации, и, следовательно, являются полезными сравнительными инструментами, с помощью которых можно оценить модель HBF.

Шестнадцать испытуемых мужского пола (18-40 лет) будут набраны для прохождения тестовых процедур до и после 7-дневного контрольного периода, где они продолжат свою обычную деятельность и получат свое общее (контролируемое) потребление калорий, а также предварительный контроль. и после 7-дневного периода разгрузки, когда субъекты должны будут оставаться на кровати с гиперплавучестью (HBF).