Pređi na sadržaj

Kosmička osteopenija

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Kosmička osteopenija obično počinje manjim gubitkom koštanih ćelija (osteopenijom), a može se završiti i ostoporozom.

Kosmička osteopenija je poremećaj u strukturi koštanog tkiva kosmonauta, koji se javlja tokom njegovog dužeg boravka u svemiru. Astronauti (kosmomauti) tokom dužih kosmičkih letova gube u proseku više od 1% koštane mase mesečno, koja obično počinje manjim gubitkom koštanih ćelija (osteopenijom), a može se završiti i ostoporozom, ili gubitkom kosti, uzrokovane povećanjem nivoa kalcijumovog jona u serumu. Teži oblik osteopenije praćen nepovratnim oštećenjem skeleta, ometa kosmonauta u izvršavanju svakodnevnih zadataka u misiji i njegovu rehabilitaciju po povratku na zemlju.[1][2]

Istorija[uredi | uredi izvor]

Eksperiment koji je izveden sa kosmonautima Skajlaba utvrdio da su se sposobnost čoveka da obavlja mehanički rad promenili kao rezultat izlaganja bestežinskom okruženju.

Poremećaj u strukturi koštanog tkiva kosmonauta primećen je tokom svemirskih letova u 1960-im godinama. Iako većina ranih merenja količine gubitka kostiju nije bila pouzdana, ona su pokazala da da je gubitak koštane mase kod kosmonuta u programima Džemini, Sojuz, Apolo, Skajlab,[3] Saljut, Mir i Međunarodnoj svemirskoj stanici bio značajan.[4]

Metabolizam tečnosti i elektrolita proučavani su u svemirskim letovima američki,[5][6][7] ruski,[8] francuski[9] i nemački[10] naučnici. Potrebe za vodom i elektrolitima su prvo proučavane nakon zapažanja da su članovi posade koji se vraćaju patili od ortostatske netolerancije (teškoće u održavanju uspravnog položaja) sličnu onoj koja se javlja u vezi sa teškom dehidracijom. Članovi posade koji su se vraćali često su bili hipotenzivni, a većina je imala smanjenje zapremine plazme za približno 10% do 15% pri sletanju.

Vilijam E. Tornton, astronaut i lekar, smatra se jednim od najvećih zagovornika vežbanja kao načina sprečavanja gubitka koštane mase tokom svemirskih letova.[11]

Koštani sistem i gravitacija[uredi | uredi izvor]

Koštani sistem je od posebnog značaja za kretanje održavanja položaja tela u uslovima gravitacije na Zemlji. Dobro je poznato da biomehanička snaga ima važnu ulogu u razvoju skeletnog sistema .[12][13][14][15][16][17] Nedavno, je iznet podatak da će ove snaga biti podjednako važna kao i genetika u morfogenezi, adaptaciji i oblikovanju tkiva. Zato su sprovedene mnoge studije da identifikuje promene i moguće mehanizame promena na skeletu, u uslovima mikrogravitacije, na ćelijskom nivou [18]

Kris Kasidi koristi kompaktni ultrazvuk kako bi snimio kičmu Luke Parmitana u kosmosu.

Odraslo ljudsko telo u svom koštanom tkivu ima 1.000 do 1.200 grama kalcijuma i 400 do 500 grama fosfora. Više od 99% kalcijuma u je u obliku hidroksiapatit u kostima, i oko 85% fosfora Prema tome, funkcija koštanog tkiva u velikoj meri zavisi od metabolizma kalcijuma i fosfora. U normalnim kostima postoji ravnoteža između koštane strukture i resorpcije. Sistem hormona i lokalni faktori regulišu prepravke u kostima, koje uključuju ćelije, njihovu proliferaciju i progresivnu diferencijaciju koja dovodi do resorpcije u kostima i osteoblastima i taloženja i mineralizacije matriksa oko osteoblasta.[19][20]

Patofiziologija[uredi | uredi izvor]

U uslovim mikrogravitacije u kostima je poremećen sklad između formiranja i resorpcije kosti na račun gubitka koštane mase .[21] Tvrdi se da smanjenje funkcije osteoblasta igra važnu ulogu u svemirskim letom indukovanom gubitak koštane mase. Jedan od mehanizama u diferencijaciji osteoblasta je regulisan transkripcijom faktora 2, aktivatora proteina-1 (Beta-AP-1), i raznim drugim transkripcionim faktorima.[22] Neusklađenost nekog od ovih faktora dovodi do poremećaja između alkalne fosfataze i osteokalcina što može rezultovati gubitkom koštane mase. Pored ovih i veći broj drugih faktora može postojati u kontroli funkcija osteoblasta, kao što su npr. diferencijacija i maturacija.[18]

Histološke promene u mikrogravitaciji
Histološki nalaz sa karakterističnim: velikim ćelijama koje imaju više jedara i penasti citosol

Nakon histološkog proučavanja osteoblasta posle svemirskog leta, utvrđeno je prisustvo povećanje manje diferenciraneih (nezrelih) i smanjenje više diferenciranih (zrelaih) osteoblasta, što sugeriše da mikrogravitacija blokira neke puteve diferencijacije u osteoblastima.[23] Istraživači su takođe ukazali da osteoblasti i osteociti odgovaraju na mehaničke nadražaje u in vitro uslovima [13][24][25], kao što su i prethodna istraživanja pokazala da su genske ekspresije faktora rasta i proteina [26][27] izmenjene u mikrogravitacionim uslovima.

Metabolizam kalcijuma i fosvora u mikrogravitaciji

Takođe u uslovima snižene gravitacije, zbog promena u kostima kalcijum i fosfor se preterano izlučuju mokraćom i izmetom. Posle oko 10 dana boravka u bestežinskom stanju dolazi do gubitka oko 3,2% koštane mase. Gubitak kalcijuma iz kostiju na samo da može da utiče na pojavu mokraćnih kalkulusa[9] (što je opisano u posebnom poglavlju) već može izazvati i jake bolove, a zbog smanjene gustine kostiju i gubitka njihove čvrstine i pojave spontanih preloma.[28]

Prevencija[uredi | uredi izvor]

Astronaut povremenim trčanjem na pokretnoj traci na međunarodnoj svemirskoj stanici jača biomehaničku snagu tela.

Iako je vežbanjem isproban kao način sprečavanja gubitka kostiju, ono se nije pokazalo uspešnim. Neuspeh se delimično može obrazložiti i nedostatkom adekvatno dizajniranih studija (od 2005. godine nije rađena nijedna kontrolisana studija, bilo u svemiru ili korišćenjem ležanja kao pokušaja da se simuliraju uslovi koji dovode do gubitka koštane mase). Nije poznato da li bi drugačiji dizajn vežbi (možda uključujući veće opterećenje od prethodnih) bio efikasniji.[29]

Kost je teško povratiti kada se izgubi. Podaci iz studija imobilizacije i pacijenata sa povredama kičmene moždine to potvrđuju.[30] Podaci o svemirskim letovima takođe ukazuju na to. Ovo sugeriše da je prevencija gubitka koštane mase u odnosu na oporavak kostiju posle leta važan faktor uspeha protivmera.

Povećanje unosa kalcijuma i vitamina D u ishrani je standardna kontramera za osteoporozu.[31] NASA navodno koristi glinu za zadržavanje kalcijuma.[32]

Različiti lekovi koji se trenutno koriste ili predlažu za osteoporozu mogu da deluju tokom svemirskih letove, uključuju:

Još nije poznato da li ovi lekovi mogu da obezbede iste prednosti za letove u svemir kao đto to čine za osteoporozu.[29]

Izvori[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Convertino, Victor A. (1996). „Exercise and Adaptation to Microgravity Environments”. Comprehensive Physiology: 815—843. doi:10.1002/cphy.cp040236. 
  2. ^ CONVERTINO, VICTOR A.; TSIOLKOVSKY, KONSTANTIN (1990). „Physiological Adaptations to Weightlessness”. Exercise and Sport Sciences Reviews. 18 (1): 119???166. ISSN 0091-6331. doi:10.1249/00003677-199001000-00007. 
  3. ^ Michel, E. L.; Rummel, J. A.; Sawin, C. F. (1975-03-01). „Skylab experiment M-171 “metabolic activity” — results of the first manned mission”. Acta Astronautica. 2 (3): 351—365. ISSN 0094-5765. doi:10.1016/0094-5765(75)90101-0. 
  4. ^ „What ISS Taught Us In the Past 20 Years”. Popular Mechanics (na jeziku: engleski). 2018-11-20. Pristupljeno 2024-05-01. 
  5. ^ Smith, Scott M.; Krauhs, Jane M.; Leach, Carolyn S. (1997-01-01), Bonting, Sjoerd L., ur., Chapter 6 Regulation of Body Fluid Volume and Electrolyte Concentrations in Spaceflight, Advances in Space Biology and Medicine, 6, Elsevier, str. 123—165, Pristupljeno 2024-05-01 
  6. ^ Leonard, JI; Leach, CS; Rambaut, PC (1983-11-01). „Quantitation of tissue loss during prolonged space flight”. The American Journal of Clinical Nutrition. 38 (5): 667—679. ISSN 0002-9165. doi:10.1093/ajcn/38.5.667. 
  7. ^ Lane, HW; Smith, SM; Rice, BL; Bourland, CT (1994-11-01). „Nutrition in space: lessons from the past applied to the future”. The American Journal of Clinical Nutrition. 60 (5): 801S—805S. ISSN 0002-9165. doi:10.1093/ajcn/60.5.801S. 
  8. ^ „Nutrition in space: lessons from the past applied to the future”. The American Journal of Clinical Nutrition (na jeziku: engleski). 60 (5): 801S—805S. 1994-11-01. ISSN 0002-9165. doi:10.1093/ajcn/60.5.801S. 
  9. ^ a b Whitson, Peggy A.; Pietrzyk, Robert A.; Pak, Charles Y.C. (1997). „RENAL STONE RISK ASSESSMENT DURING SPACE SHUTTLE FLIGHTS”. Journal of Urology. 158 (6): 2305—2310. ISSN 0022-5347. doi:10.1016/s0022-5347(01)68240-5. 
  10. ^ Leonard, JI; Leach, CS; Rambaut, PC (1983). „Quantitation of tissue loss during prolonged space flight”. The American Journal of Clinical Nutrition. 38 (5): 667—679. ISSN 0002-9165. doi:10.1093/ajcn/38.5.667. 
  11. ^ Convertino, Victor A (2002). „Planning strategies for development of effective exercise and nutrition countermeasures for long-duration space flight”. Nutrition. 18 (10): 880—888. ISSN 0899-9007. doi:10.1016/s0899-9007(02)00939-5. 
  12. ^ (jezik: engleski) Collet P, Uebelhart D, Vico L, Moro L, Hartmann D, Roth M, and Alexandre C. „Effects of 1- and 6-month spaceflight on bone mass and biochemistry in two humans.”. Bone. 20: 547—551. 1997. .[CrossRef][Web of Science][Medline], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  13. ^ a b (jezik: engleski) Donahue TL, Haut TR, Yellowley CE, Donahue HJ, and Jacobs CR. „Mechanosensitivity of bone cells to oscillating fluid flow induced shear stress may be modulated by chemotransport.”. J Biomech. 36: 1363—1371. 2003. .[CrossRef][Web of Science][Medline], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  14. ^ (jezik: engleski) Marie PJ, Jones D, Vico L, Zallone A, Hinsenkamp M, and Cancedda R. „Osteobiology, strain, and microgravity: part I. Studies at the cellular level”. Calcif Tissue Int. 67: 2—9. 2000. .[CrossRef][Web of Science][Medline], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  15. ^ Ontiveros, Christopher; Irwin, Regina; Wiseman, Robert W.; McCabe, Laura R. (2004). „Hypoxia suppresses runx2 independent of modeled microgravity”. J Cell Physiol. 200 (2): 169—176. PMID 15174088. doi:10.1002/jcp.20054. 
  16. ^ (jezik: engleski) Robling AG, Burr DB, and Turner CH. Recovery periods restore mechanosensitivity to dynamically loaded bone. J Exp Biol 204, 2001.[Abstract/Free Full Text], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  17. ^ (jezik: engleski) Sessions ND, Halloran BP, Bikle DD, Wronski TJ, Cone CM, and Morey-Holton E. Bone response to normal weight bearing after a period of skeletal unloading. Am J Physiol Endocrinol Metab 257: E606–E610, 1989.[Abstract/Free Full Text], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  18. ^ a b Nichols, H. L.; Zhang, N.; Wen, X. (2006). „Proteomics and genomics of microgravity”. Physiological Genomics. 26 (3): 163—171. PMID 16705019. doi:10.1152/physiolgenomics.00323.2005. 
  19. ^ Suda, Tatsuo; Takahashi, Naoyuki; Udagawa, Nobuyuki; Jimi, Eijiro; Gillespie, Matthew T.; Martin, T. John (1999). „Modulation of Osteoclast Differentiation and Function by the New Members of the Tumor Necrosis Factor Receptor and Ligand Families”. Endocrine Reviews. 20 (3): 345—357. PMID 10368775. doi:10.1210/edrv.20.3.0367. 
  20. ^ Devine, A; Criddle, RA; Dick, IM; Kerr, DA; Prince, RL (1995). „A longitudinal study of the effect of sodium and calcium intakes on regional bone density in postmenopausal women”. The American Journal of Clinical Nutrition. 62 (4): 740—745. ISSN 0002-9165. doi:10.1093/ajcn/62.4.740. 
  21. ^ (jezik: engleski) Carmeliet G and Bouillon R. The effect of microgravity on morphology and gene expression of osteoblasts in vitro. FASEB J 13 Suppl: S129–S134, 1999.[Web of Science][Medline], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  22. ^ Be’ery-Lipperman, M.; Gefen, A. (2005). „Contribution of muscular weakness to osteoporosis: Computational and animal models”. Clinical Biomechanics. 20 (9): 984—997. ISSN 0268-0033. PMID 16039022. doi:10.1016/j.clinbiomech.2005.05.018. 
  23. ^ (jezik: engleski) Garetto LP, Gonsalves MR, Morey ER, Durnova G, and Roberts WE. „Preosteoblast production 55 hours after a 12.5-day spaceflight on Cosmos 1887.”. FASEB J. 4: 24—28. 1990. .[Abstract], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  24. ^ (jezik: engleski) Duncan RL and Turner CH. „Mechanotransduction and the functional response of bone to mechanical strain.”. Calcif Tissue Int. 57: 344—358. 1995. .[CrossRef][Web of Science][Medline], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  25. ^ (jezik: engleski) Reich KM, Gay CV, and Frangos JA. „Fluid shear stress as a mediator of osteoblast cyclic adenosine monophosphate production.”. J Cell Physiol. 143: 100—104. 1990. .[CrossRef][Web of Science][Medline], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  26. ^ (jezik: engleski) Kumei Y, Shimokawa H, Katano H, Akiyama H, Hirano M, Mukai C, Nagaoka S, Whitson PA, and Sams CF. „Spaceflight modulates insulin-like growth factor binding proteins and glucocorticoid receptor in osteoblasts.”. J Appl Physiol. 85: 139—147. 1998. .[Abstract/Free Full Text], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  27. ^ (jezik: engleski) Ontiveros C and McCabe LR. „Simulated microgravity suppresses osteoblast phenotype, Runx2 levels and AP-1 transactivation”. J Cell Biochem. 88: 427—437. 2003. .[CrossRef][Web of Science][Medline], Pristupljeno 9. 4. 2013.
  28. ^ Koracevic D. Enzimi. U: Koracevic D, Bjelakovic G, Dordevic Y, Nikolic J, Pavlovic D, Kocic G. Biohemija. Nis: Savremena administracija; 2000. s. 2-159.
  29. ^ a b Convertino, Victor A (2002). „Planning strategies for development of effective exercise and nutrition countermeasures for long-duration space flight”. Nutrition. 18 (10): 880—888. ISSN 0899-9007. PMID 12361783. doi:10.1016/s0899-9007(02)00939-5. 
  30. ^ Wilmet, E; Ismail, A A; Heilporn, A; Welraeds, D; Bergmann, P (1995). „Longitudinal study of the bone mineral content and of soft tissue composition after spinal cord section”. Spinal Cord (na jeziku: engleski). 33 (11): 674—677. ISSN 1362-4393. PMID 8584304. doi:10.1038/sc.1995.141. 
  31. ^ Hodges, Joanna; Cao, Sisi; Cladis, Dennis; Weaver, Connie (2019-03-28). „Lactose Intolerance and Bone Health: The Challenge of Ensuring Adequate Calcium Intake”. Nutrients. 11 (4): 718. ISSN 2072-6643. doi:10.3390/nu11040718. 
  32. ^ „California Wild Winter 2005 - Feature”. 2008-04-03. Arhivirano iz originala 03. 04. 2008. g. Pristupljeno 2024-01-15. 

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]


Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje
u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja).
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Космичка_остеопенија&oldid=27902060”