Antarctica – A Bonebreaker? BoneHealth-studiet og muskler og knogler i rummet. Part one.

I et par sekunder ligner han mest af alt en hindi-gud. Det ene ben er let bøjet, men står solidt plantet på den sorte plade, som registrerer hans bevægelser. Det andet ben er lagt henover det første, mens armene er krydset over albuerne og hænderne stritter i hver deres retning. Det ser kompliceret ud og jeg ser lettere måbende på i de ti sekunder, testen tager – men teknikken virker. Han kommer igennem på ét ben.

Og jeg fortryder, at jeg ikke fik taget et billede af posituren.

Forsøgspersonen er stationens italienske læge og han er i gang med den del af BoneHealth-studiet, som følger balance-evnen under opholdet i Concordia. Han, og de andre forsøgsdeltagere, stiller sig hver anden måned op på en såkaldt mechanograph, som er en ca. 60 x 60 cm stor plade, som registrerer vægt, bevægelser og kraft. Balance-delen af undersøgelserne omfatter at stå på ét ben med henholdsvis åbne og lukkede øjne i 10 sekunder – på hvert ben. Hvilket, i hvert fald for nogle, lyder lettere end det er – og hvilket, i hvert fald for nogle, omfatter en del hoppen omkring og flagren med armene.

Det er ikke uden grund, at pladen er placeret mod en væg. Det skal dertil også siges, at der endnu ikke har været nogle større styrt eller skader og at denne del af undersøgelsen ofte medfører store smil og godt humør hos både forsøgsdeltagere og den hårde dommer - mig. Det er absolut en af undersøgelsens store styrker.

Foruden balanceevnen testes også forsøgspersonernes kraft og dermed muskelstyrke. Det gøres ved hjælp af 3 hop på to ben, hvor kraften i afsættet måles, og ved hjælp af en bænk-test, hvor personerne hurtigst muligt skal rejse sig fra siddende stilling på en 30 cm høj skammel (det er nok mere korrekt at sige 30 cm lav) til fuldt oprejst stilling 10 gange med armene krydset over brystet – ikke ulig squats. En finale på undersøgelserne, som så til gengæld godt kan få smilet hos deltagerne til at blegne lidt – men de har så heldigvis en skammel at slappe af på bagefter.

I believe I can fly!

Mechanograph-undersøgelserne er en del af BoneHealth-studiet. Et tysk studie, der ligesom Simskill kører det på 3. og sidste år og som undersøger hvordan knogler og muskelstyrke, fordelingen af mængden af bl.a. muskler og fedt i kroppen, aktivitetsniveau, og mængden af stresshormon, D-vitamin og kalk, påvirkes under opholdet i Antarktis.

Studiet tager udgangspunkt i en teori om, at bl.a. klimaforholdene og dermed isolationen påvirker bl.a. vores niveau af fysisk aktivitet og vores niveau af stresshormon – altså at vi sandsynligvis bliver mindre aktive, end vi normalt er og sandsynligvis mere stressede på grund af isolationen, den lave iltmængde og lysforholdene. Og at dette er endnu mere udtalt i den lange vinterperiode, hvor udendørs ophold i længere tid kan være livsfarligt på grund af kulden. Vi befinder os altså i en isolation som primært er skabt af ydre forhold, ikke ulig ophold i rummet.


For at finde ud af, om vi virkelig er mindre aktive, udstyres forsøgsdeltagerne (som i denne undersøgelse i øvrigt ”kun” er basens mænd), også hver anden måned med en ActiGraph. Det er et armbåndsur, der, ikke ulig de fleste sportsure i dag, også registrerer skridt og gåede etager, og ud fra dette samt vægt, højde og alder, også kan beregne hvor mange kalorier hver forsøgsperson ca. forbrænder i løbet af et døgn. Uret laver dertil også en vurdering af søvn og søvnkvalitet ud fra deltagernes bevægelser om natten, så i de 4 døgn deltagerne bærer uret, samles der altså rigtig mange oplysninger.

(Som bonus, er det også de 4 døgn hver anden måned, hvor vores astronom ikke konstant spørger om ugedagen – det fremgår nemlig også. Jeg har overvejet at lade ham beholde uret mellem testdagene).


Hver måned laver deltagerne også en urinopsamling, en spytprøve og får taget blodprøver. Men det gemmer jeg til næste indlæg, så I ikke når at falde i søvn og spilde kaffen ned i tastaturet, inden I er nået til vejs ende. Jeg vil dog kort fortælle lidt om en anden månedlig undersøgelse, nemlig den såkaldte Body Impedance Analysis (BIA) – en undersøgelse af kropssammensætningen, nogle gange kaldet en kropsanalyse – den omhandler nemlig også musklerne.

Mange os kender kropsanalysen fra fitnesscentre, hvor de har kropsvægte som bl.a. måler fedtprocenten i kroppen. BIA’en fungerer på samme måde – den sender, ved hjælp af elektroder på hænder og fødder, en lille strøm igennem kroppen – man mærker det ikke. Strømmen møder forskellig modstand på sin vej gennem kroppen og ud fra denne modstand kan man bl.a. beregne, hvor meget muskelmasse, fedtmasse, knogler og væske, man har i kroppen. Og det er interessant, fordi man sagtens kan tabe sig, eller tage på, men det er umuligt ud fra kun vægten at sige, om det f.eks. er muskel eller fedt, man taber. Og ved inaktivitet er der en stor risiko for, at man taber mere muskelmasse end fedt.

Det er en vidunderlig nem undersøgelse – min eneste udfordring har været et par af mændene, som startede med en fedtprocent på 2 % - det er nærmest ingenting. De har dog efterhånden spist nok chokolade til, at den er kommet op omkring 3,5-4 % og maskinen accepterer dem nu som mennesker (det er jeg dog ikke sikker på vi andre gør, lige netop hvad dét angår 😊).


En sidste, og selvfølgelig stor del, af BoneHealth-studiet er, ikke overraskende, knoglerne. Men jeg vil tillade mig i stedet at springe over til, hvorfor det er så vigtigt at kigge på muskler og knogler – ikke kun her, men også i forbindelse med rumrejser og ophold i rummet. Og så dermed forsøge at bevare fokus på musklerne i denne omgang, og så fortælle meget mere om knoglerne i næste indlæg – part two.

Når jeg, og mange andre, skriver, at forholdene her i Concordia på mange måder kan minde om et ophold i rummet, adskiller det sig også på mindst to vigtige områder: vi har tyngdekraften at arbejde med/mod og vi har, i modsætning til f.eks. månen og rumfartøjer, en atmosfære som kan beskytte os mod det meste af strålingen fra rummet. Plateauet i Antarktis og Concordia er altså ikke 100 % ”White Mars”, som vi ellers ynder at kalde det.

Både tyngdekraften og strålingen har nemlig stor indflydelse på knogle- og muskelsundheden og derfor har det også været to vigtige fokusområder, lige siden man begyndte at sende mennesker i rummet.


Vores knogler og muskler påvirkes af mange ting. Dels skal vi have de rigtige byggesten - bl.a. protein, kalk og D-vitamin (hvilket også kan være et problem i rummet). Dels skal de have de rigtige stimuli. De fleste af os ved, at muskler skal bruges for at blive stærkere – de skal belastes, så de bygges stærkere op.

Færre af os tænker nok over, at det samme gælder knoglerne. I knoglerne foregår der en konstant nedbrydning og genopbygning, som helst skal være enten i balance eller gøre knoglerne stærkere, hvis det er nødvendigt. Og er vi inaktive, bliver både muskler og knogler svagere, da kroppen ikke oplever en belastning og dermed et behov for den styrkende genopbygning.

Og en af de vigtigste belastninger, som vores krop udsættes for, er noget, som mange af os nok tænker meget lidt over i dagligdagen (på nær, når vi taber noget eller triller ud af sengen) – nemlig tyngdekraften. Vi skal bruge muskelstyrke, balance og stærke knogler for at holde os oprejste, for at gå, løbe osv. Vi skal altså kunne bære os selv. Det er stort set kun når vi er liggende i hvile, at vi ikke har behov for at ”arbejde imod” tyngdekraften.


Når astronauterne er i rummet, har de ikke tyngdekraften at arbejde imod – de skal altså ikke bære sig selv - og knogler og muskler bliver derfor heller ikke udsat for samme belastning og taber derfor både styrke og masse – de bliver svagere og mindre.

Allerede i løbet af de første 5-11 dage i rummet mister astronauterne omkring 20 % - altså en femtedel – af deres muskelmasse! Efter en måned er det 30 %, eller knap en tredjedel, og man tænker, at det ved meget lange ophold i rummet kan være helt op til halvdelen af muskelmassen, der forsvinder. Og ikke nok med det – musklerne ændrer sig også. Bl.a. muskelfibrene ændrer type og det gør, at man mister muskelstyrke i en endnu højere grad, end man mister muskelmasse. Hos en astronaut fandt man, at han havde mistet 20 % af massen af hans lægmuskler, men det svarede til et tab i kraft på 50 %.

Det er især de muskler, som vi bruger til at holde os oprejste, der påvirkes – altså især underkroppen, og ryg og mave, der holder os ranke. Og det er selvfølgelig et problem, når man igen befinder sig i tyngdekraft, hvad enten det er på jorden eller Mars. Har man mistet så meget styrke, at man ikke kan komme ud af en rumkapsel eller holde sig selv oprejst, giver det uundgåeligt problemer.

Det gør man selvfølgelig alt hvad man kan for at undgå. Man fokuserer selvfølgelig på, at astronauterne får de rigtige ”byggesten”, altså bl.a. kosten, men man undersøger også forskellige former for motion, som skal holder knogler og muskler ved lige.


Fordi det er så relativt få mennesker, der kommer ud i rummet og derfor også så få at studere, efterligner man forholdene i rummet ved såkaldte bed-rest studier. Det er egentlig simpelt - man lægger sine forsøgspersoner i en seng og lade dem blive liggende dér i den periode, som studiet tager – det kan være måneder, hvis det er effekten af lange rumrejser, man vil undersøge. Nogle gange udføres forsøgene endda med hovedet tiltet en smule nedad, da man så også får samme effekt på hjerte-karsystemet, som når man er i rummet. Det lyder måske umiddelbart rart at kunne få løn for at ligge i en seng i nogle måneder, men man må ikke stå op for at tisse eller spise – man skal blive liggende! Og som I nok allerede har indtryk af ud fra ovenstående, har det altså ret stor påvirkning på kroppen og det tager tid at komme sig igen. Men det er væsentlig lettere og billigere at undersøge folk, hvis man kan holde dem på jorden - og der er som sagt flere forsøgspersoner at tage af.


Forsøgspersoner i bed-rest studierne får også ”lov til” at teste forskellige former for motion og hvordan de modvirker de negative effekter af den manglende tyngdekraft. Astronauterne på ISS bruger ca. 2½ timer om dagen på at motionere og da de også har mange andre opgaver, er det vigtigt at motionen er så effektiv som muligt. Foruden løbebånd og cykler (astronauterne bliver fastgjort, så man kan efterligne noget af den vægtbelastning, de oplever på jorden), er der også forskellige vægtsystemer, hvor modstanden kan indstilles, så de kan styrketræne og dermed belaste muskler og knogler. Og det er et felt, der hele tiden udvikles og man har også overvejelser om, om elektrisk stimulation af musklerne kan være en effektiv forebyggelse af tabet af muskelmasse. Og NASA planlægger sågar at sende orme i rummet for at studere helt ned på molekylært niveau, hvad der sker i den enkelte muskelcelle.

For astronauter, som har oplevet muskeltab som beskrevet ovenfor, tager det måneders hård træning at komme tilbage til gammel form – og som jeg vil fortælle om i næste indlæg, er det ikke altid at f.eks. knoglerne kommer tilbage til gammel form. Bogstaveligt talt.


Puha, og så er der os, der synes det er svært at komme tilbage i gammel form efter en gang influenza.


Men, tænker I måske – BoneHealth-studiet foregår hverken i rummet eller i sengeleje – hvorfor er det så relevant?

Studier, som BoneHealth-studiet, der ikke kan fjerne påvirkningen fra bl.a. tyngdekraften, kan være med til at give viden om, hvordan andre faktorer som fysisk aktivitet, eller mangel på samme, stress, kost og manglende årstider kan påvirke muskler og knogler – både alene og i kombination.

Og det hele er vigtigt.


Kilder:

David Williams et al: Acclimation during space flight: effects on human physiology

Thomas Lang et al: Towards human exploration of space: the THESEUS review series on muscle and bone research priorities

Nora Petersen et al: Exercise in space: The European Space Agency approach to in-flight exercise countermeasures for long-duration missions on ISS

http://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Columbus/Muscle_Atrophy_Research_and_Exercise_System


Bonus til de trofaste læsere i form af stemningsbilleder fra Concordia.


66 visninger

Alle billeder fra Antarktis/Concordia er copyrighted ESA/IPEV/PNRA-Nadja Albertsen

 

Resten er copyrighted Nadja Albertsen

  • Grey Facebook Icon
  • LinkedIn Social Ikon
  • Black Facebook Icon