Ruimtevaart: botveroudering snel vooruit

Ruimtevaart: botveroudering snel vooruit

Een astronaut in de ruimte

NASA

Lange perioden in de ruimte beschadigen in sommige gevallen de botstructuur onherstelbaar en kunnen delen van het menselijk skelet tot 10 jaar voortijdig doen verouderen. Dat heeft een sportwetenschapper van de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) nu ontdekt in samenwerking met andere onderzoekers uit Duitsland, Canada en de VS. Aangepaste trainingsprogramma’s in combinatie met medicatie kunnen astronauten bij toekomstige ruimtemissies beter beschermen. De onderzoekers hebben hun bevindingen, die nu ook gebruikt gaan worden voor de behandeling van reumatische aandoeningen in de klinische praktijk, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Scientific Reports.

Zullen mensen ooit naar Mars vliegen? Een dergelijke missie is al tientallen jaren onderwerp van discussie en hangt niet alleen af ​​van technische vereisten. “Als mensen drie jaar achter elkaar in de ruimte zijn, moeten we ook de gezondheidsrisico’s in de gaten houden”, zegt Dr. Anna Maria Liphardt. “Dit geldt nu al voor missies waarbij astronauten meestal niet langer dan zes maanden worden onderworpen aan zwaartekrachtvrije omstandigheden.”

Na ruimtereizen: botten verouderen tot tien jaar

Liphardt is bewegingswetenschapper en promoveerde aan het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) en de Duitse Sportuniversiteit Keulen en doet nu onderzoek naar de effecten van reumatische ontstekingsziekten op het menselijk skelet aan de Universitätsklinikum Erlangen. Samen met collega-onderzoekers uit Duitsland, Canada en de VS onderzocht ze in een langlopende studie hoe de botstructuur in de ruimte verandert en zich weer op aarde herstelt. 14 mannen en drie vrouwen werden gecontroleerd voor hun vlucht naar de ruimte en zes en twaalf maanden na hun terugkeer. De botdichtheid en sterkte van de tibia en radius (scheenbeen en onderarmbot) werden gemeten, evenals de trabeculaire microstructuur in de botten. De botomzetting werd ook gemeten met behulp van biomarkers in hun bloed en urine.

De resultaten zijn zorgwekkend: zelfs twaalf maanden na het einde van hun missies in de ruimte waren negen van de 17 astronauten niet volledig hersteld en hadden ze een vermindering van de botsterkte en botmineraaldichtheid tot 2 procent. “Dit klinkt misschien niet zo veel, maar het komt overeen met leeftijdsgebonden botverlies van minstens tien jaar”, legt Anna-Maria Liphardt uit. “Voor de getroffenen betekent dit dat ze een veel eerder begin van osteoporose en vatbaarheid voor fracturen zullen moeten verwachten.” In tegenstelling tot veroudering op aarde, wordt de binnenste structuur van de botten van astronauten meer aangetast dan het periosteum aan de buitenkant. Sommige van de onderzochte astronauten hebben zelfs onherstelbare schade aan de staafvormige eenheden of trabeculae. “We konden aantonen dat regeneratie moeilijker is naarmate de astronauten langer in de ruimte waren”, zegt Liphardt.

Training en medicatie moeten aangepast worden

Astronauten met een hogere botomzetting vóór de ruimtevlucht hadden ook meer significante problemen met botregeneratie. “Botturnover is het proces waarbij cellen worden afgebroken en nieuwe worden gevormd”, legt Liphardt uit. “Mensen met hogere activiteitsniveaus hebben een hogere botomzet en de uitdaging is om deze activiteitsniveaus vast te houden tijdens missies in de ruimte.” Hoewel het ISS over verschillende soorten apparatuur beschikt, zoals een loopmachine, een hometrainer en een trainingsprogramma voor gewichten waarmee de astronauten hun activiteiten op peil kunnen houden, is het van cruciaal belang om de trainingsprogramma’s tijdens de ruimtevlucht aan te passen aan de individuele behoeften van de astronauten. Liphardt: “Het ontwikkelen van nieuwe sportuitrusting die werkt in gewichtsloze omstandigheden en die niet veel ruimte in beslag neemt, is bijzonder uitdagend.”

Astronauten kunnen ook baat hebben bij medicatie als deze naast oefenprogramma’s tijdens ruimtevluchten wordt ingenomen. Dit medicijn bevat bijvoorbeeld bisfosfonaten, die al met succes worden gebruikt voor de behandeling en preventie van osteoporose omdat ze botafbraak voorkomen. “Bisfosfonaten worden al gebruikt door NASA, maar we weten nog niet genoeg over hoe ze precies werken in microzwaartekracht”, legt Liphardt uit. “Wij adviseren verder systematisch onderzoek naar de combinatietherapie en lichaamsbeweging.”

Bevindingen voor de klinische praktijk

Het onderzoek van de onderzoekers leverde niet alleen bevindingen op voor toekomstige missies naar de ruimte. Spier- en botverlies door een gebrek aan activiteit zijn ook belangrijke problemen bij chronische ziekten hier op aarde. “Op het gebied van de reumatologie is het niet altijd duidelijk welke schade door de ontsteking wordt veroorzaakt en welke door inactiviteit”, zegt Liphardt. “Onze studie zou dus ook de basis kunnen leggen voor nieuwe of aangepaste therapieën.”

Een nieuwe generatie perifere kwantitatieve computertomografie (HR-pQCT)-machines met hoge resolutie die tijdens het onderzoek met de astronauten worden gebruikt, zou gunstig kunnen zijn voor deze therapieën. Deze machines zijn in staat om beelden met een hoge resolutie te maken van de inwendige structuur van botten. “In oudere machines werd een algoritme gebruikt om de individuele parameters van de microstructuur te genereren uit de afbeeldingen die het produceerde”, legt Liphardt uit. “Dit leidde tot onnauwkeurige resultaten, vooral bij trabeculaire veranderingen aan het bot.” De afdeling Geneeskunde 3 van de Universitätsklinikum Erlangen heeft nu een HR-pQCT-machine van de nieuwste generatie – waarvan niet astronauten zullen profiteren, maar patiënten die lijden aan ziekten van het spier- en skeletstelsel.

Onvolledig herstel van botsterkte en trabeculaire microarchitectuur bij het distale scheenbeen 1 jaar na terugkeer van langdurige ruimtevlucht, Natuur

Leave a Comment