Studi pada astronot dapat meningkatkan kesehatan di luar angkasa dan di Bumi – Dunia Fisika

Studi pada astronot dapat meningkatkan kesehatan di luar angkasa dan di Bumi – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 6 September 2023 5

Astronot Thomas Pesquet di ISS
Sains di luar angkasa Astronot Thomas Pesquet memasukkan sampel darah untuk studi MARROW ke dalam Freezer Laboratorium Minus Delapan Puluh Derajat di Stasiun Luar Angkasa Internasional. (Sumber: NASA)

Kehidupan di luar angkasa membuat tubuh manusia terkena kondisi ekstrem – membuat astronot terpapar radiasi, menyebabkan perpindahan cairan, dan menghilangkan kekuatan fisik pada kerangka. Penerbangan luar angkasa juga dapat menyebabkan hemolisis, penghancuran sel darah merah, yang menyebabkan “anemia luar angkasa”.

Untuk menyelidiki dampak kesehatan dari penerbangan luar angkasa jangka panjang, para peneliti di Universitas Ottawa mempelajari 14 astronot yang kembali dari misi enam bulan di Stasiun Luar Angkasa Internasional. Secara khusus, mereka memeriksa perubahan sumsum tulang astronot sebelum dan sesudah misi mereka. Penelitian tersebut, dilaporkan dalam Alam Komunikasi, mengungkapkan bahwa perjalanan luar angkasa menghabiskan sel darah merah dan tulang, tetapi setelah kembali ke Bumi, tubuh pulih dengan bantuan lemak yang disimpan di sumsum tulang.

“Kami menemukan bahwa astronot memiliki lebih sedikit lemak di sumsum tulang mereka sekitar sebulan setelah kembali ke Bumi,” kata penulis senior Teman Trudel dari Universitas Ottawa dan Rumah Sakit Ottawa dalam pernyataan pers. “Kami pikir tubuh menggunakan lemak ini untuk membantu mengganti sel darah merah dan membangun kembali tulang yang hilang selama perjalanan luar angkasa.”

Memulihkan dari penerbangan luar angkasa

Penelitian tersebut melibatkan 11 astronot pria dan tiga astronot wanita. Para peserta menjalani pencitraan MR dan spektroskopi vertebra lumbal kira-kira 100 hari sebelum penerbangan, dan sekitar 41 hari, enam bulan dan satu tahun setelah kembali ke Bumi. Dengan menggunakan tiga teknik MR kuantitatif, Trudel dan rekannya mengamati bahwa 41 hari setelah mendarat, lemak sumsum tulang para astronot telah berkurang sebesar 4.2% dari nilai sebelum penerbangan.

Untuk menyelidiki mekanisme potensial penurunan adipositas sumsum tulang (BMA), tim menyelidiki apakah hal ini terkait dengan pemulihan astronot dari anemia luar angkasa, seperti yang terjadi ketika kembalinya gravitasi bumi memicu peningkatan produksi sel darah merah. Tiga hari setelah mendarat, analisis sampel darah menunjukkan bahwa para astronot memiliki sel darah merah 10.4% lebih sedikit dibandingkan sebelum misi luar angkasa, membenarkan bahwa mereka menderita anemia luar angkasa.

Pada 41 hari pasca penerbangan, para peneliti mengukur konsentrasi retikulosit (sel darah merah yang belum matang) 18.9% lebih tinggi dalam darah astronot dibandingkan saat sebelum penerbangan. Perubahan-perubahan ini berkorelasi secara spasial dan temporal dengan perubahan lemak sumsum tulang, memperkuat teori bahwa penurunan regulasi BMA disebabkan oleh konsumsi asam lemak lokal untuk mendukung produksi sel darah merah.

Selain kehilangan sel darah merah, astronot juga menderita kehilangan massa tulang, atau “osteopenia luar angkasa”. Para peneliti kemudian memeriksa apakah pengurangan BMA juga berkorelasi dengan pemulihan astronot dari kondisi ini setelah paparan gravitasi kembali. Mereka menemukan bahwa 41 hari setelah pendaratan, penanda pembentukan tulang dalam serum dan urin meningkat dibandingkan tingkat awal.

Mereka juga menggunakan absorptiometri sinar-X energi ganda untuk memeriksa kepadatan mineral tulang belakang sebelum dan sesudah penerbangan luar angkasa. Para astronot kehilangan rata-rata 0.03±0.03 g/cm2 massa tulang belakang pada 3-18 hari pasca penerbangan dibandingkan dengan sebelum penerbangan. Enam hingga sembilan bulan setelah pendaratan, kondisi ini sudah agak pulih, namun masih sedikit di bawah tingkat dasar. Temuan ini mendukung kemungkinan mekanisme kedua untuk penurunan regulasi BMA – penggunaan asam lemak secara lokal untuk memasok pembentukan tulang yang intensif energi sebagai respons terhadap space osteopenia.

“Karena sel darah merah dibuat di sumsum tulang dan sel tulang mengelilingi sumsum tulang, masuk akal jika tubuh menggunakan lemak sumsum tulang lokal sebagai sumber energi utama untuk bahan bakar sel darah merah dan produksi tulang,” jelasnya. Trudel. “Kami berharap dapat menyelidiki hal ini lebih lanjut dalam berbagai kondisi klinis di Bumi.”

Perbedaan spesifik jenis kelamin

Para peneliti menemukan bahwa pengeroposan tulang hanya signifikan secara statistik bagi astronot pria, yang mendorong mereka untuk mengeksplorasi potensi perubahan BMA berdasarkan jenis kelamin setelah penerbangan luar angkasa jangka panjang. Di Bumi, wanita pramenopause umumnya memiliki BMA lebih rendah dibandingkan pria dan, dalam kelompok ini, astronot wanita memiliki lemak sumsum tulang lumbal 11.1% lebih rendah saat sebelum terbang dibandingkan astronot pria.

Pada 41 hari pasca penerbangan, astronot wanita dan pria menunjukkan penurunan regulasi BMA lumbal yang sama. Namun, pengukuran pada enam bulan dan satu tahun mengungkapkan bahwa meskipun BMA astronot laki-laki secara bertahap kembali ke tingkat normal, BMA bertambah banyak pada astronot perempuan. Data MR menunjukkan bahwa satu tahun setelah penerbangan, perbedaan antara pria dan wanita telah hilang. Para peneliti berpendapat bahwa modulasi BMA spesifik jenis kelamin ini perlu diselidiki lebih lanjut pada populasi yang lebih besar.

Tim juga menguji dampak usia astronot pada modulasi BMA tulang belakang setelah penerbangan luar angkasa jangka panjang. Mereka menemukan bahwa semakin muda astronotnya, semakin besar penurunan lemak sumsum tulangnya 41 hari setelah mendarat.

Para peneliti menekankan bahwa temuan pada astronot ini juga dapat membantu orang-orang di Bumi, seperti pasien anemia yang kehilangan massa otot dan tulang setelah sakit jangka panjang dan mobilitas terbatas. “Saya berharap penelitian ini akan membantu manusia pulih dari imobilitas di Bumi dan juga di luar angkasa,” kata Trudel. “Penelitian kami juga dapat menjelaskan penyakit seperti osteoporosis, sindrom metabolik, penuaan dan kanker, yang berhubungan dengan peningkatan lemak sumsum tulang.”

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika