Как быстро атрофируются мышцы в невесомости

В ряде случаев космонавтов и астронавтов, совершивших длительные космические полеты, в восстановительном периоде беспокоят болевые ощущения в суставах ног. Поэтому значительный интерес представляют данные В. И. Дробышева и др. о динамике морфологических изменений нервного аппарата суставов при воздействии гипокинезии и невесомости. Выбор в качестве объекта исследования нервного аппарата неслучаен, так как именно суставы с различными рецепторными образованиями принимают самое непосредственное участие в механизмах сенсорной коррекции произвольных движений и построении локомоторного акта.

Работа была выполнена на крысах, находившихся в условиях гипокинезии от 7 до 60 сут. Обследование капсул, хрящей, менисков, внутрисуставной связки плечевого, локтевого и коленного суставов выявило однонаправленные с полетными изменения в виде неспецифической реакции — деструктивных изменений нервных элементов. У объектов, экспонированных в невесомости, отмечены изменения пространственной организации суставного нервного аппарата в виде беспорядочного, неориентированного роста нервных проводников. Эта реакция, скорее всего, объясняется отсутствием сил гравитации.

При гипокинезии происходило образование микрорецепторных полей, состоящих из различных по форме рецепторов. Вероятно, это можно расценивать как реакцию организма, требующего оптимальной активизации корковых полой кинестезического анализатора в условиях пониженной афферентации.

Оценивая наблюдаемые под воздействием невесомости изменения, О. Г. Газенко и др. считают, что системы, призванные поддерживать гомеостаз костной ткани, изменяют свою функцию так, чтобы привести в соответствие структуру костей с пониженными требованиями по нагрузкам; с этих позиций, развивающиеся в костях изменения (патологические с точки зрения земных представлений), являются, по сути дела, обычной физиологической адаптивной реакцией организма на отсутствие силы тяжести.

В камбаловидной мышце были обнаружены четкие маркеры атрофичоских и дистрофических изменений в волокнах с высоким уровнем окислительного метаболизма. Даже недельное нахождение в невесомости вызывало снижение массы камбаловидной мышцы у крыс на 23%, а икроножной и двуглавой — на 11 и 12% соответственно. Структурным и обменным сдвигам сопутствовали изменения сократительных свойств мышц: замедление сокращений, а в камбаловидной мышце — снижение силы сокращений. Соответственно происходила и перестройка метаболизма, проявляющаяся главным образом в накоплении в мышечных волокнах гликогена и липидов. Аналогичные данные были получены и в более коротких полетах на биоспутниках (Ильина-Какуева). Однако есть мнение, что гликоген появляется как реакция на гравитационный стресс при посадке (Daligcon, Oyama).

Как уже отмечалось, атрофический процесс возникает в мышцах уже на ранних этапах полета. В фазных мышцах атрофия первично возникает в волокнах, лишенных активности АТФазы с высоким окислительным метаболизмом. В тонических мышцах изменения возникают в обоих типах волокон, обладающих высокой активностью окислительных ферментов и АТФазы, и умеренной активностью окислительных ферментов и низкой активностью АТФазы (Ильина-Какуева).

Характерно, что наибольшие изменения отмечены в камбаловидной мышце (потеря массы составляла в них 20—36%). Детальное изучение окислительного метаболизма, проведенное у крыс, находившихся 18—22 сут в невесомости, показало его значительное подавление в смешанных скелетных волокнах. Это приводило К нарушению сопряженности окислительного фосфорилирования и ослаблению потока аккумулируемой энергии в миоцитах (Маилян и др.). Авторы считают, что подтверждением этому могут служить данные о скоплении большого количества гликогена в мышечных клетках, обнаруживаемое через несколько часов после завершения полета.
Таким образом, установленные изменения, вероятно, следует рассмат-ривать как биохимические симптомы детренированности мышечной системы.

- Вернуться в оглавление раздела "Патофизиология"

Стать космонавтом – популярная детская мечта. Кажется, что путешествия в космос – это что-то невероятное и фантастическое. Так и есть, но работа космонавта связана с большим количеством сложностей и опасностей, которые неведомы обычному человеку. Одно лишь отсутствие гравитации оказывает сильнейшее влияние на организм.

Как меняется организм в состоянии невесомости?
.
Одним из наиболее интересных является изменение роста человека. В условиях гравитации мышцы обеспечивают прилегание позвонков друг к другу, благодаря чему поддерживаются правильные изгибы позвоночника. В невесомости мышцы постепенно ослабевают и атрофируются. В результате рост может увеличиваться на несколько сантиметров.
.

Любые изменения в теле очень важны для космонавтов. Например, посадочная капсула содержит ложемент – специальное приспособление, которое изготавливается для каждого индивидуально. Ложемент должен полностью соответствовать параметрам космонавта, иначе под угрозой оказывается его безопасность во время посадки на Землю.
.

Нельзя забывать о том, что сердце тоже является мышцей, а, значит, аналогичным образом невесомость воздействует и на него. Давно доказано, что сердце при отсутствии гравитации становится слабее и теряет объем. Но исследования НАСА показали еще одно изменение – округление формы сердца.

В данном исследовании приняли участие 12 космонавтов, трудившихся на МКС. Оказалось, что сердце человека становится на 9,4% круглее. Когда космонавт возвращается в привычные условия, мышца постепенно обретает нормальную форму. Чтобы проще было понять влияние на сердце, можно представить, что одна неделя в невесомости – это то же самое, что и 1,5 месяца постоянного постельного режима.
.
Интересный факт: многие обыденные вещи в космосе становятся невозможными. Например, космонавт не способен заплакать и избавиться таким образом от стресса, негативных эмоций и т.д. При гравитации слезы скатываются вниз, но если ее нет, то соленые капли остаются внутри глаза или постепенно накапливаются под ним, мешают зрению и вызывают неприятное чувство жжения. Космонавты избавляются от влаги с помощью специальных приспособлений.
.
В космосе также активизируется процесс старения. Даже, невзирая на негативные процессы в опорно-двигательном аппарате, в невесомости происходят изменения с эндотелиальными клетками. Они располагаются внутри всех сосудов, что вызывает влияние на сердечнососудистую систему. Ученые настаивают на том, что именно благодаря гравитации произошла эволюция человека, а при ее отсутствии ткани организма очень быстро стареют.
.
Поддаются пагубному влиянию невесомости и кости. Происходит это по нескольким причинам, таким как недостаток костного материала, нарушение обмена фосфора, снижение количества кальция. Организм понимает, что поддерживать тело нет необходимости, и все эти процессы приостанавливаются. В результате за 30 дней нахождения в космосе человек может потерять 1-2% костной массы. Разрушение костей даже имеет отдельный термин – космическая остеопатия.
.

По возвращению на Землю космонавт постепенно восстанавливает объем костной массы. При этом важно, чтобы пребывание в космосе не слишком затянулось, поскольку восстановление окажется невозможным при критических показателях (при потере 50% костной массы, например).
.

Для космонавтов жизненно необходимо выполнять различные тренировки в процессе космического полета. Для этого используются специальные тренажеры, которые обеспечивают притяжение тела и нагрузку на организм. К ним принадлежат беговые дорожки, тренажеры для силовых тренировок, имитаторы велосипеда и др. Также космонавты проходят тщательную подготовку к полету в специализированных центрах.
.
Исследования воздействия космоса на организм

.
Также ученые путем экспериментов и исследований выяснили, что пребывание в невесомости сказывается на иммунной системе организма. Другими словами, человек сильнее подвержен различным заболеваниям, поскольку ухудшается его иммунитет. Если говорить простым языком, то суть работы иммунной системы – отыскать в организме чужеродный микроорганизм и атаковать его.
.

Исследования проводила группа ученых NASA с привлечением 23 космонавтов (мужчин и женщин) в возрасте около 53 лет. Космонавты находились в условиях невесомости разное количество времени. Необходимые анализы им сделали до вылета, некоторые участники эксперимента брали у себя кровь, находясь на станции. Затем обследования проводились по прибытию космонавтов на Землю сразу и спустя определенные промежутки времени.

Таким образом, удалось сравнить результаты и выяснить, что иммунитет космонавтов, которые работали на МКС полгода, значительно ухудшился по сравнению с остальными участниками исследований. В частности, существенно снизилась способность иммунной системы распознавать угрозу и устранять ее. По возвращению космонавтов на Землю работа иммунитета начала медленно восстанавливаться. Точная причина таких изменений не установлена, поскольку это может быть стресс, нарушение работы биологических часов, нахождение в невесомости.
.
Еще одно исследование проводилось по влиянию невесомости на кожу организма. Космонавты часто жаловались на возникновение зуда кожи и сухости. Для эксперимента на орбиту отправили мышей сроком на три месяца. Обследование вернувшихся из космоса грызунов показали, что кожный покров истончился на 15%, а также изменился рост шерсти. Причем изменения происходили на уровне генов.

.
Интересный факт: при помощи мышей установлено и влияние невесомости на зрение. Их отправляли в космическое пространство на месяц, после чего проанализировали состояние глаз. Ученые выяснили, что зрение ухудшается из-за нарушенной деятельности кровеносных сосудов. Для организма всех живых существ естественно то, что кровь под действие гравитации устремляется к ногам. В невесомости она оказывает давление на мозг, что и наносит вред работе сосудов.
.

В невесомости кровь оказывает давление на мозг
.