美国宇航局科学家们共享微重力骨骼研究

半世纪后的微重力骨研究

微型计算机断层扫描骨密度成像显示底鼠(G),具有高度连接的密集的海绵结构,飞行小鼠(F),具有较少的连接性和飞行小鼠,用肌抑素抑制剂(F + D)在STS-118上呈现出来的骨骼结构不受微匍匐的影响。图像学分:生物

在今年的骨骼和矿物研究会议上,美国宇航局科学家分享了他们从相关空间飞行研究中学到的中学到的内容,了解微粒如何对骨密度产生负面影响。

一旦你到达五十年代,你可能会期待一些健康变化,例如骨丢失的开始。您可能不会指出您的素质的挑战 - 也就是说,除非您患有骨质疏松症,流动性有限或宇航员。科学家们已经知道,自太空飞行的早期较早日,微匍匐剂量以先进的速度对骨密度产生负面影响。研究生活在太空中的这种后果为研究人员提供了加速对骨骼健康研究的机会。

骨骼研究始于人类太空旅行之初,在太空和地面上都进行了实验。这一领域的研究今天继续在国际空间站上进行,在前人的基础上进行调查。船员一个月的骨密度损失相当于绝经后妇女一年的骨密度损失。科学家可以将这种消极转化为积极,利用微重力条件在更短的时间内完成更多的研究。它们在空间的调查研究了骨质流失的原因并确定了对策,同时为开发用于地球和空间的治疗方法作出了贡献。

“在一个6个月的任务中,我们可以进行抵消骨质流失的研究,这大约需要在地球上进行5年的纵向研究,”Scott M. Smith博士说,他是位于休斯顿的NASA约翰逊航天中心营养生物化学实验室的经理。yabovip2021“这有助于我们比在地球上更快地看到生理变化,而且在一个与典型的[地面]研究非常不同的研究群体中。这一观点有助于全面理解,并为一般知识基础提供了有价值的补充,使我们都能更快地获得治疗。”

在最近的出版物中,“人类空间旅行五十年:对骨骼和钙研究的影响,”斯科特及其同事回顾了学习的经验教训。他指出,在追求微重力的骨质损失中,我们在推进地球上的骨骼健康方面获得了基础。例如,使用空间中的啮齿动物的模型动物研究已经有助于可以减轻骨质损失的药物的临床试验。这些治疗方法已经可供人们使用。

在轨道上的研究仍在继续,如Pro-K的调查,将完成与现有机组人员的样本收集。Pro-K的目标是通过研究饮食对骨骼的影响来开发一种优化营养的方法。具体来说,研究人员正在研究如何降低宇航员摄入的动物蛋白与钾的比例,从而减轻骨骼损伤。问题是,如果船员多吃水果和蔬菜,少吃肉,这是否有助于改善骨骼健康?

这些发现可能会对地球上遭受骨质流失的人产生影响,通过个人饮食的适当平衡提供可能的缓解。史密斯说:“为太空旅行者所做的工作为营养学和骨骼生物学领域的整体知识基础做出了独特的贡献。”yabo124

然而,无论你是用玻璃杯还是太空咖啡杯喝牛奶,构建更好的骨骼并不像喝牛奶那么简单。虽然维生素D和钙是其中的重要成分,但对于科学家来说,找到合适的平衡对策实际上是一项复杂的任务,对策分为三大类:物理的、药理的和营养的。研究人员发现,营养在这个等式中占很大一部分,但它与正确的运动类型和运动量相结合。这些发现在骨头和矿物学研究杂志中发表

“我们在过去几年中看到的是营养和运动可以帮助保护宇航员的骨密度,”史密斯说。“这是我们看到这一点的超过半个世纪的第一次。我们没有完成,但我们正在取得进步,这是令人难以置信的令人兴奋的。“

科学家们曾怀疑,就像地球一样,饮食和锻炼是一个胜利的团队,以保持人类骨骼健康。然而,这种知识的应用没有立即转化为空间环境。初步尝试在国际空间站上锻炼MiR空间站和早期的初期对减轻骨质损失的影响很小。船员需要基于抵抗的运动,提供足够的“重量”,以生产骨骼和肌肉。进入2008年推出的先进电阻锻炼设备(由Aled)。增加了被帮助的研究人员证明了合适的运动,结合营养,可以保持骨密度。

史密斯说:“什么是显示在他的出版,“是船员曾访问返回的火鸟飞行没有失去体重,增加比例的精益质量,减少脂肪量的百分比,和维护骨矿物质密度在大部分地区和全身扫描。”

在空间站居住期间,矿物质和饮食对骨骼健康的作用成为了一个不同的焦点。2009年,由于宇航员利用尿液进行水回收——这是长期太空探索的必要条件——该系统由于压力问题不得不关闭。事实证明,过量的矿物质,尤其是硫酸钙,堵塞了硬件。空间站厕所里使用的硫和宇航员在太空中加速骨骼破裂而失去的钙结合在一起。由此产生的宇航员尿液中高浓度的钙不仅表明了骨质流失和钙之间的关系,也表明了需要增加宇航员的饮水量。同样,增加饮水量有助于降低患肾结石的风险——这也是宇航员需要关注的另一个问题。

研究人员继续研究正确的钙摄入量和骨骼健康的其他饮食因素,包括维生素D、欧米伽-3脂肪酸、蛋白质和钾、钠、铁和磷。下一步计划为空间站寻求骨骼健康的最佳饮食和营养平衡的研究称为综合营养。这项实验将由NASA的太空食品系统实验室和约翰逊的营养生物化学实验室团队共同完成。yabovip2021

史密斯说:“在地面或飞行研究中,我们正在努力优化一些已知对骨骼有保护作用的饮食因素的摄入,以帮助在长时间的太空飞行中保护骨骼。”“我们对骨骼的前景非常乐观,相信这可能也会对许多其他身体系统产生有益影响。”

这种多方面的关注的一部分是检查骨骼强度,而不仅仅是作为一个整体,而是根据在应对措施中哪个部分的骨骼正在形成。研究人员希望弄清楚,这种表面上的预防是否只是通过基于抵抗的运动增加了额外的骨骼,而不是全面停止骨骼流失。我们的目标是超越密度,了解太空飞行是如何影响骨骼强度的。

“虽然这种骨重塑模式,随着骨吸收和形成的增加,维持了骨密度,但它可能产生与飞行前不同的强度特征,”斯科特继续说。“为了更好地理解这一现象,美国宇航局正在进行评估飞行后骨骼强度的研究。”

如果您想知道,基于与前列腺后妇女的骨丢失的比较,研究人员也在看性别。在对轨道的研究过程中,研究人员在处理骨矿物崩溃方面发现了性别之间的相似之处。

在今年7月,我们发布了数据史密斯说,表明男女和妇女到太空飞行和饮食和运动 - 与骨骼和肾脏石油风险没有什么不同。““飞行的宇航员的数量仍然相对较小......但一直在增长。空间站提供了一个很好的平台,它已经给了我们多年的长期航班。我们开始能够看到响应的差异,因为对策在宇航员小组之间发展和差异。“

出版物:

  • 史密斯SM。等,“太空中的男性和女性:长期太空飞行后的骨质流失和肾结石风险”,《骨和矿物质研究杂志》,2014年7月;29(7):1639-45。doi: 10.1002 / jbmr.2185。
  • Scott M Smith等人,“长期太空飞行中抵抗运动和营养对骨骼的益处:来自生物化学和密度测量学的证据”,《骨骼和矿物研究杂志》,第27卷,第9期,1896-1906页,2012年;yabovip2021DOI: 10.1002 / jbmr.1647

图片:Bioserve

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