宇宙飛行中の筋肉の損失を減らすための新しいアイデア

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長い宇宙ミッションの障害の1つは、宇宙飛行士が苦しむ筋肉の損失です。これは萎縮と呼ばれ、NASAによると、宇宙飛行士はわずか5〜11日間のミッションで最大20％の筋肉量を失う可能性があります。この筋肉の喪失は、ふくらはぎの筋肉、大腿四頭筋、背中や首の筋肉を含む、いわゆる「反重力筋肉」に影響を与えます。

この筋力低下により、宇宙飛行士は、特に火星へのミッションが発生したときに、仕事を完了することが困難になります。また、地球に戻ると宇宙飛行士は弱体化するため、宇宙飛行士にとって非常に危険な場合もあります。再突入中に問題があり、激しい緊急処置を実行する必要がある場合、その不足している筋肉が生と死の違いになる可能性があります。

筋肉の喪失は、微小重力環境での作業に起因します。その環境では、宇宙飛行士の反重力筋は通常の活動中には活動していません。宇宙飛行士は、静止した自転車に乗ったり、トレッドミルでウォーキングやジョギングをしたり、RED（Resistance Exercise Device）を使用したりして、国際宇宙ステーションで1日最大2.5時間運動して筋萎縮と闘います。

NASAは最近、宇宙飛行士が筋肉の損失を最小限に抑える方法を調査するために、筋肉の損失に関する70日間の研究に資金を提供しました。この研究はPLOS Oneで公開されており、タイトルが長すぎてここでは再現できません。この研究では、実際の宇宙飛行士を被験者として使用するのは不可能でしたが、70日間のHDBR（ヘッドダウンベッドレスト）を受けた被験者を使用しました。HDBRは、宇宙飛行士が微小重力環境で経験するものの良い代用と考えられています。

この研究は、テキサス大学医学部（UTMB）によって大規模な研究者グループによって行われました。すべての被験者は35歳±8歳の男性ボランティアでした。運動やサプリメントなしでHDBRに70日間滞在した対照グループ、プラセボと運動を受けた別のグループ、テストステロン注射と運動を受けた別のグループがありました。合計24名の被験者が参加しました。

研究中、研究者らは側広筋と呼ばれる筋肉の生検を行いました。太ももの大腿四頭筋の最大の部分です。これらの組織サンプルをタンパク質について分析した。

彼らは何を見つけましたか？

研究者らは、運動によって逆転した、または少なくとも鈍った、広筋外側の筋肉タンパク質にいくつかの変化を発見しました。これらの運動は、筋線維内のより健康的なタンパク質組織をもたらしました。テストステロン治療は、運動だけの場合を超える筋肉成長を促進するさらなるタンパク質変化を引き起こしました。

私たちのほとんどはテストステロンの働きを知っているので、それはおそらくそれほど驚くべきことではないように思えます。しかし、調査にはまだまだあります。チームは、被験者の筋肉減少を予測する可能性のあるバイオマーカーを特定しました。運動と治療に対する強力な反応を示し、筋肉の損失を打ち消す予測バイオマーカーもあります。

「…正確な予測モデルの開発には、いくつかのタンパク質と因子のパネルを含むアルゴリズムが含まれる可能性があります。」
研究「運動とテストステロン対策の有無にかかわらず、ヘッドダウンベッドレストの70日間の前後の人間の骨格筋のプロテオミクス調査」から

彼らの研究で言うように、「敏感なプロテオミクスバイオマーカーの発見は、将来、ベースラインプロテオームプロファイルに基づいたより指示された対策の開発を支援することにより、個別化医療アプローチを可能にするかもしれません。」つまり、宇宙飛行士をよく理解すればするほど、筋肉の損失を予測して防ぐことができます。

「長い休息中に筋タンパク質について得た独自の洞察をいつの日か適用して、さまざまな状況での筋肉量/筋力の変化を予測し、運動とホルモン対策の個別のプログラムを開発することができます」と上級著者のE. Lichar Dillonは述べました。、内科のUTMB助教授。

「この研究により、筋肉機能の低下に対する各個人の感受性や、さまざまな運動やホルモン治療がどれほど効果的に萎縮と闘うことができるかを予測するバイオマーカーを特定できるようになりました」とUTMBの最高研究責任者兼教授であるランダルアーバン内科。