Pobyt w kosmosie stanowi spełnienie odwiecznego marzenia ludzkości, ale jednocześnie niesie ze sobą ogromne wyzwania dla ludzkiego organizmu. W środowisku mikrograwitacji, z dala od znanych warunków na Ziemi, nasze ciała zaczynają zachowywać się w zupełnie inny sposób. Kości tracą gęstość, masa mięśniowa maleje, serce i naczynia krwionośne przechodzą nieoczekiwane adaptacje, a nawet układ odpornościowy ulega zmianom. Te transformacje to nie tylko naukowa ciekawostka; wpływają one bezpośrednio na zdrowie i powodzenie misji astronautów, zwłaszcza podczas długotrwałych pobytów w miejscach takich jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS). Jednak to właśnie badanie tych negatywnych skutków otwiera drzwi do rewolucyjnych odkryć medycznych, które mają potencjał, by poprawić opiekę zdrowotną dla nas wszystkich na Ziemi.

Kosmos jako unikalne laboratorium medyczne

Badania Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) nie ograniczają się jedynie do zapewnienia bezpieczeństwa astronautom. Badanie wpływu lotów kosmicznych na ludzkie ciało oferuje unikalny wgląd w stany medyczne, które dotykają miliony ludzi na naszej planecie. Problemy takie jak osteoporoza, atrofia mięśni i choroby sercowo-naczyniowe na Ziemi rozwijają się latami, podczas gdy w kosmosie podobne procesy zachodzą znacznie szybciej. To przekształca środowisko kosmiczne w rodzaj laboratorium medycznego, w którym naukowcy mogą w stosunkowo krótkim czasie badać mechanizmy chorób i testować nowe terapie. Wiedza zdobyta na orbicie ma bezpośredni potencjał, by przynieść korzyści wszystkim, od populacji osób starszych borykających się ze skutkami starzenia się, po pacjentów dochodzących do zdrowia po ciężkich urazach lub długotrwałych chorobach.

Kluczową rolę w tych wysiłkach odgrywa program ESA SciSpacE, który zrzesza naukowców z całej Europy w celu badania, jak stresory kosmiczne – stan nieważkości, izolacja i promieniowanie kosmiczne – wpływają na fizjologię człowieka. Badania prowadzone są na dwóch frontach: bezpośrednio na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, ale także na Ziemi poprzez tak zwane studia analogowe. Najbardziej znane z nich to badania polegające na długotrwałym leżeniu w łóżku (bedrest studies), podczas których ochotnicy spędzają tygodnie, a nawet miesiące, leżąc z głową przechyloną w dół, aby jak najwierniej symulować warunki mikrograwitacji, w szczególności redystrybucję płynów ustrojowych i brak obciążenia szkieletu i mięśni.

W centrum uwagi: zdrowie kości i serca astronautów

W ramach misji Ignis na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przeprowadzono serię kluczowych europejskich eksperymentów, które skupiły się na fundamentalnych obszarach ludzkiego zdrowia, przede wszystkim na zdrowiu kości, funkcji sercowo-naczyniowej i wydajności mięśni. Dwa układy są szczególnie wrażliwe na brak grawitacji: kostny i krwionośny.

Jedną z najbardziej wyraźnych konsekwencji pobytu w kosmosie jest utrata masy kostnej. Bez stałego obciążenia, jakie na Ziemi zapewnia siła grawitacji, kości tracą wapń i stają się kruche w tempie nieporównywalnie szybszym niż u osób starszych z osteoporozą. Badanie o nazwie Bone Health szczegółowo analizuje, czy astronauci doświadczają specyficznego rodzaju osłabienia kości po krótkotrwałych misjach, zjawiska znanego jako Post Re-Entry Bone Loss (PREBL). Poprzez zbieranie skanów gęstości kości, próbek krwi i danych o aktywności, badacze mają nadzieję lepiej zrozumieć, jak szkielet regeneruje się po powrocie na Ziemię i jakie mechanizmy leżą u podstaw tego procesu.

Równolegle, eksperyment Bone on ISS zajmuje się długoterminowymi zmianami w strukturze kości u astronautów, którzy latali wielokrotnie. Wykorzystując zaawansowane markery molekularne, naukowcy śledzą, jak kości przebudowują się w kosmosie. Ostatecznym celem tego projektu jest rozwój "cyfrowego bliźniaka kości" – wirtualnego modelu, który z dużą precyzją może przewidzieć, jak układ kostny danego astronauty zareaguje na warunki kosmiczne. Takie narzędzie umożliwiłoby tworzenie spersonalizowanych środków zaradczych i planów ćwiczeń, minimalizując ryzyko złamań i długoterminowych uszkodzeń.

ESA intensywnie bada również wpływ lotów kosmicznych na serce poprzez badanie Cardio Deconditioning. W mikrograwitacji serce nie musi pracować tak ciężko, aby pompować krew przez ciało, co z czasem może prowadzić do jego zmniejszenia i utraty wydolności. Naukowcy wykorzystują zaawansowane techniki obrazowania, takie jak rezonans magnetyczny i ultrasonografię, i porównują dane z misji kosmicznych z danymi z ziemskich badań leżenia w łóżku, aby zrozumieć, jak pobyt w kosmosie i ekspozycja na promieniowanie wpływają na zdrowie sercowo-naczyniowe. Te odkrycia nie tylko pomagają chronić astronautów, ale także dostarczają cennych informacji do leczenia chorób serca na Ziemi.

Walka z atrofią mięśni: Innowacyjne rozwiązania z orbity

Obok kości, mięśnie są jednymi z pierwszych, które odczuwają skutki stanu nieważkości. Bez potrzeby przeciwstawiania się grawitacji przy każdym ruchu, włókna mięśniowe szybko zaczynają zanikać, co prowadzi do znacznej utraty masy i siły. Aby sprostać temu wyzwaniu, ESA testuje innowacyjną technikę znaną jako neuromięśniowa stymulacja elektryczna (NMES). Metoda ta polega na stosowaniu łagodnych, kontrolowanych impulsów elektrycznych na mięśnie nóg, stymulując ich skurcz bez świadomego wysiłku astronauty. Celem jest utrzymanie siły, wytrzymałości i masy mięśniowej podczas długotrwałych lotów, co skraca czas potrzebny na rehabilitację po powrocie.

Eksperyment o nazwie Muscle Stimulation, w którym brali udział także astronauci tacy jak Matthias Maurer, obejmuje kompleksowy pakiet ocen, od obrazowania rezonansem magnetycznym (MRI) i analizy mikrokrążenia po pobieranie próbek krwi, aby precyzyjnie ocenić skuteczność NMES w kosmosie. Polski astronauta Sławosz Uznański również podczas swojego pobytu w module Columbus przeprowadził szereg eksperymentów związanych z fizjologią człowieka. Potencjał technologii NMES jest ogromny także na Ziemi – mogłaby pomóc pacjentom z ograniczoną mobilnością, osobom dochodzącym do siebie po operacjach lub urazach, a także populacji osób starszych w walce z sarkopenią, czyli utratą masy mięśniowej związaną z wiekiem.

Z kosmosu na Ziemię: Konkretne korzyści dla globalnego zdrowia

Wszystkie te badania, od kości i mięśni po serce i komórki, są częścią szerszego celu: uczynienia ludzkiej eksploracji kosmosu bezpieczniejszą i bardziej zrównoważoną dla przyszłych pokoleń, które będą podróżować na Księżyc, Marsa i dalej. Jednak jednocześnie odzwierciedlają one ogromną wartość nauki kosmicznej dla ludzkości. Obserwując ludzkie ciało w ekstremalnym środowisku kosmosu, ESA odkrywa nową wiedzę, która bezpośrednio przyczynia się do poprawy opieki zdrowotnej na Ziemi. Praca wykonywana na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przesuwa granice nauki. Nie tylko przygotowuje nas do życia poza naszą planetą – pomaga nam żyć zdrowiej właśnie tutaj, w domu.

Źródło: Europejska Agencja Kosmiczna