Microzwaartekracht verzwakt zowel het bot als de spieren. De effecten zijn met elkaar verbonden, omdat de verzwakking van de spieren de verzwakking van het bot versnelt. Dit kan astronauten langdurig spier- en botverlies laten. De effecten van microzwaartekracht op de botten en spieren van astronauten begrijpen en hopelijk bestrijden, vormen een kritieke uitdaging voor ruimtevaart.

Spiersterkte voor

Microzwaartekracht verzwakt spieren op verschillende manieren, die werden onderzocht in een studie uit 2003 door de Universiteit van Udine in Italië. Na ongeveer 240 dagen in de ruimte daalt de totale sterkte van astronauten tot ongeveer 70 procent van hun startsterkte. Menselijke spieren hebben twee soorten spiervezels, die enigszins anders worden beïnvloed, hoewel beide verzwakken. De slow-twitch-vezels verzwakken met ongeveer dezelfde snelheid als de totale sterkte. Snelstrengige spiervezels atrofiëren echter nog sneller en hebben na ongeveer zes maanden ongeveer 45 procent van hun startsterkte. Hierdoor blijven de spieren van astronauten sterk verzwakt. Vreemd genoeg lijkt spierverlies het meest radicaal in het bovenlichaam te gebeuren, terwijl botverlies de meest ernstige gevolgen in het onderlichaam veroorzaakt.

Botverlies

Microzwaartekracht veroorzaakt osteopenie, het verlies van botdichtheid, een aandoening gerelateerd aan osteoporose. Volgens Dr. Jay Shapiro, de teamleider voor botstudies bij het National Space Biomedical Research Institute, heeft "de omvang van dit (probleem) NASA ertoe gebracht om botverlies te beschouwen als een inherent risico op langere ruimtevluchten." Een belangrijk onderdeel van dit probleem komt voort uit activiteit op cellulair niveau. Onder normale omstandigheden breekt een reeks cellen genaamd osteoclasten het bot uiteen, terwijl een ander type botcel, osteoblasten tegelijkertijd nieuw bot creëren. Osteoblasten reageren echter op stress en bouwen bot op waar het lichaam op drukt. In de ruimte voelen botten weinig stress, omdat zwaartekracht geen botten aantrekt en verzwakte spieren minder stress op botten leggen. Dit veroorzaakt het proces van het afbreken van oud bot en het opbouwen van nieuw bot om uit de pas te lopen, resulterend in verzwakte botten. Maar ook andere factoren lijken een bijdrage te leveren aan het probleem. Het lichaam heeft bijvoorbeeld de neiging om misvormde collageenvezels in microzwaartekracht te produceren, wat bijdraagt ​​aan een afnemende botgezondheid.

Symptomen van microzwaartekracht

Op klinisch niveau veroorzaken deze veranderingen in het bot en de spier veel problemen voor astronauten. Het botverlies is het meest uitgesproken in de onderste helft van het lichaam, waar astronauten 1 tot 2 procent van hun botmassa per maand kunnen verliezen, hoewel het lijkt af te vlakken op ongeveer 20 procent botverlies in de langste ruimtevluchten. De verzwakking van bot en spier lijkt uiteindelijk op de effecten van langdurige bedrust. Astronauten hebben tijd nodig om hun spieren opnieuw aan te passen aan de zwaartekracht van de aarde. Bovendien bouwt calcium zich op in het bloed terwijl botten massa verliezen. Dit bevordert nierstenen bij astronauten.

Gezondheidsproblemen tegengaan

NASA heeft verschillende methoden om deze aandoeningen te bestrijden. Ten eerste helpt oefening in de ruimte om botverlies en spierzwakte te verminderen. Door oefeningen van het type "explosief" met plotselinge bewegingen toe te voegen, kan het voordeel van lichaamsbeweging nog verder toenemen om de ergste gevolgen van microzwaartekracht te voorkomen. Evenzo kan oefenen in een centrifuge de langetermijneffecten van microzwaartekracht verder verminderen en de spieren van het hart helpen versterken. Bovendien hebben veranderingen in het dieet van astronauten veelbelovend getoond voor het verminderen van de effecten van microzwaartekracht op botten en spieren. Ten slotte is NASA begonnen te experimenteren met het gebruik van medicijnen om botverlies te bestrijden. Concreet is NASA begonnen met de afgifte van astronauten bisfosfonaat, een medicijn dat wordt gebruikt om osteoporose op aarde te behandelen en te voorkomen. Wetenschappers hopen dat het begrijpen van microzwaartekracht botverlies kan leiden tot een betere behandeling van mensen op aarde met botaandoeningen zoals osteoporose.