Карл Аде, доцент кафедры физиологии упражнений, и его сотрудники в партнерстве с Космическим центром Джонсона обнаружили, что физическая нагрузка астронавтов снижается на 30-50 процентов в длительных космических полетах, потому что сердце и мелкие кровеносные сосуды не так эффективны в транспортировке кислорода в космос. рабочая мышца.«Это резкое снижение», — сказал Аде. «Когда ваша сердечно-сосудистая функция снижается, ваша способность к аэробным упражнениям снижается.
Вы больше не можете выполнять физические упражнения. Хотя более ранние исследования предполагают, что это происходит из-за изменений в функции сердца, наши данные показывают, что некоторые вещи происходят на уровне сердца, но также и на уровне микроциркуляции в капиллярах ».
По словам Аде, помимо улучшения здоровья космонавтов и предоставления ценной информации для будущих длительных космических полетов, это исследование также может помочь наземным клиническим пациентам с сердечной недостаточностью.Исследование, финансируемое НАСА, появилось в Журнале прикладной физиологии в публикации «Снижение максимального потребления кислорода после длительного космического полета: роль конвективных и диффузионных механизмов переноса O2».Среди других исследователей из Университета штата Канзас, участвовавших в исследовании, были Томас Барстоу, профессор кинезиологии, и Райан Брокстерман, аспирант 2015 года по физиологии и научный сотрудник Университета Юты. Алан Мур, доцент кафедры здоровья и кинезиологии Университета Ламара, также внес свой вклад.
Находясь в открытом космосе или на Международной космической станции, астронавтам приходится выполнять множество физически сложных задач, от более простой задачи открытия двери капсулы до потенциально более сложных будущих планетарных задач, таких как помощь упавшему члену экипажа. По словам Аде, не менее важно убедиться, что космонавты могут выполнять жизненно важные задачи, когда они возвращаются в гравитацию — задачи, которые могут включать в себя аварийную посадку на Землю или выполнение внекорабельной деятельности на поверхности Марса.
Для исследования исследователи использовали данные Космического центра Джонсона о девяти астронавтах мужского и женского пола, которые провели около шести месяцев на борту Международной космической станции. Данные включали измерения упражнений до и после их пребывания в открытом космосе.
За несколько месяцев до запуска на Международную космическую станцию ??астронавты выполнили тест на велотренажере. Исследователи установили работоспособность астронавтов с помощью измерений, таких как потребление кислорода, сердечный выброс, концентрация гемоглобина и артериальная сатурация, которые показывают, насколько эффективно организм доставляет кислород к митохондриям мышц. Через пару дней после возвращения на Землю астронавты выполнили тот же тест на велотренажере, чтобы определить изменения в способности к аэробной нагрузке.
Сравнив два набора данных, исследователи увидели снижение максимального потребления кислорода на 30-50%. Максимальное потребление кислорода — это максимальная скорость кислорода, потребляемого во время тренировки, которая показывает кардиореспираторное здоровье человека. Исследователи связывают это уменьшение с тем, как микрогравитация изменяет взаимодействие между капиллярами кровеносных сосудов и эритроцитами, но говорят, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, что происходит в капиллярах.«Это снижение связано не только со здоровьем, но и с производительностью», — сказал Аде. «Если мы сможем понять, почему максимальное потребление кислорода снижается, это позволит нам разработать целенаправленные меры, будь то физические упражнения или фармакологические вмешательства.
Эта важная новая информация может помочь этим астронавтам и предотвратить любые неблагоприятные изменения в их работе».Хотя исследование является ключом к планированию будущих длительных космических полетов, таких как путешествия на Марс или в дальний космос, оно также может помочь понять функцию кровеносных сосудов у пожилых пациентов или пациентов с сердечной недостаточностью.
«Мы видели, как подобные ситуации случаются с сердечной недостаточностью и с возрастом», — сказал Адэ. «Если мы сможем лучше понять, что происходит с космонавтом и как это предотвратить, то мы сможем сделать то же самое с пожилым пациентом или с сердечной недостаточностью».