Misja Polaris Dawn pomoże przeciwdziałać utracie masy kostnej przez astronautów

Naukowcy prowadzą badania na pokładzie misji Polaris Dawn, które pomoże rozwiązać dwa główne zagrożenia dla zdrowia związane z lotami kosmicznymi – utraty masy kostnej przez astronautów w warunkach mikrograwitacji i wynikające z tego niebezpieczeństwo rozwoju kamieni nerkowych.

Jak tłumaczą badacze, w stanie nieważkości kości uwolnione od ciężaru podtrzymywania ludzkiego ciała wypłukują wapń. Utrata tego niezwykle ważnego pierwiastka zmniejsza gęstość tkanki kostnej, a ponieważ przedostaje się on do moczu, zwiększa ryzyko powstawania bolesnych kamieni nerkowych w drogach moczowych.

Naukowcy z Dartmouth’s Geisel School of Medicine i Thayer School of Engineering testują obecnie na misji Polaris Dawn, która wystartowała 10 września, kluczowy element ręcznego urządzenia opracowywanego przez nich, który ostrzegałby członków załogi o wysokim poziomie wapnia w moczu podczas lotu kosmicznego, aby mogli podjąć odpowiednie działania.

„Jeśli przebywasz w kosmosie przez długi czas, utrata masy kostnej i mięśniowej jest głównym powodem do niepokoju. Obecnie nie ma naprawdę dobrego sposobu na śledzenie tego podczas lotu. Naszym celem jest zapewnienie prostej metody zapobiegania kamieniom nerkowym i utracie kości w czasie rzeczywistym w kosmosie” – mówi Jay Buckey, były astronauta i profesor medycyny w Dartmouth College.

Badacze opracowali prototypowe urządzenie – które nie bierze udziału w misji – składające się z czytnika i próbnika o małej objętości i masie, które wykrywa obecność wapnia w moczu za pomocą fluorescencyjnego barwnika – kalceiny. Został on opracowany we współpracy z Creare LLC, firmą inżynieryjną z siedzibą w Hanowerze.

Projekt na pokładzie Polaris Dawn ma na celu sprawdzenie, czy pierwsze oddanie moczu w ciągu dnia, może dostarczyć astronautom wystarczających informacji na temat stężenia wapnia, aby ocenić ryzyko utraty gęstości kości i tworzenia się kamieni nerkowych.

„Posiadanie tych danych w czasie rzeczywistym byłoby nieocenione dla zdrowia astronautów. Potrzebujemy dobrych rozwiązań, aby utrzymać ludzi w zdrowiu w kosmosie, zwłaszcza jeśli nie mają miejsca na ćwiczenia w celu utrzymania masy kostnej i mięśniowej” – Mimi Lan z Dartmouth College.

Badania Buckeya sugerują, że jedna próbka może wystarczyć, to stwierdzenia zawartości wpania. Wcześniejsze wymagały znacznie większej ilości. Naukowcy stwierdzili, że zbieranie tych próbek przez kilka dni powinno zapewnić wystarczającą ilość danych do skutecznego monitorowania poziomu wapnia.

Czterech członków załogi Polaris Dawn dostarczało próbki przez trzy kolejne dni podczas tygodnia kwarantanny przed startem. Załoga dostarczy również poranną próbkę ostatniego dnia w kosmosie.

Po zebraniu materiału badacze z Dartmouth przeanalizują je pod kątem ryzyka wystąpienia kamieni nerkowych przy użyciu panelu testowego zawierającego wapń. Próbki zostaną również przebadane pod kątem fragmentów białka – titiny, co wskazuje na możliwy zanik i atrofię mięśni, kolejne ryzyko związane ze stanem nieważkości. Znacząca zmiana między próbkami pobranymi przed misją a tymi pobranymi ostatniego dnia będzie wskazywać, że naukowcy są na dobrej drodze.

„Nie jesteśmy pierwszymi, którzy mierzą poziom wapnia w moczu w kosmosie. Ale skupienie się na jednym porannym poraniu materiału jest wyjątkowe. Ta misja to pierwszy prawdziwy test naszego pomysłu w kosmosie” – podsumowuje Buckey.

Emil Gołoś