Ny forskning av Henry J. Donahue, Ph.D., ordförande för Institutionen för biomedicinsk teknik och School of Engineering Foundation Professor vid VCU School of Engineering, antyder att rymdstrålning kan få astronauter i yttre rymden att förlora ytterligare ben men inte mer muskler.

Fynden väcker spännande frågor om förhållandet mellan ben och muskler, speciellt för människor på jorden som hanterar åldersrelaterad ben- och muskelförlust.

Medan i rymdens reducerade gravitation, astronauter tappar ben och muskler från sina ben, höfter och nedre ryggar.

"Ben är en mycket dynamisk vävnad, sa Donahue, som är huvudutredare för ett projekt finansierat av NASA och National Space Biomedical Research Institute. "När det ställs fler krav på den, det blir större för att möta dessa krav." Å andra sidan, med färre krav på mikrogravitation, "din kropp kommer inte att slösa tid på att bygga ben."

När NASA förbereder sig för djupa rymdresor, astronauter kommer också att möta ökade, långvarig exponering för rymdstrålning. Donahue sa att åtgärder för att skydda mot strålning, som "stora blyvästar som de sätter på dig på läkarmottagningen, " skulle inte vara praktiskt på uppdrag till Mars.

I den första studien i sitt slag, Donahues team undersökte den kombinerade effekten av rymdstrålning och mikrogravitation på ben och muskler, hypotesen att strålning skulle förvärra ben- och muskelförlust orsakad av mikrogravitation. Forskare undersökte möss vars rörelser var begränsade - en upplevelse som liknar mikrogravitation - och de som utsätts för simulerad rymdstrålning. Vad de fann var att medan mikrogravitation ensam ledde till både ben- och muskelförlust, enbart strålning gjorde det inte.

"Strålning plus mikrogravitation förstärker den negativa effekten av mikrogravitation på ben, men påverkar inte muskelförlust, " sa Donahue. "Det är som om exponering för strålning i sig inte påverkar skelettet, men det gör den mer känslig för de negativa effekterna av mikrogravitation."

Studien, "Simulerad rymdstrålning sensibiliserar ben men inte muskler för de kataboliska effekterna av mekanisk avlastning, " visas i augusti 2017-numret av PLOS ETT . Dess resultat tyder på att astronauter på långa rymdresor skulle ha betydande ben- och muskelkomplikationer. Forskare vill upptäcka hur man bibehåller ben- och muskelhälsa under rymdfärd och lära sig vad förebyggande övningar kan hjälpa.

Förlusten av ben och muskler som astronauter upplever i mikrogravitation liknar vad som händer när människor åldras, Donahue sa, noterar att när livslängden har ökat tack vare medicinska framsteg, frågan har blivit mer utbredd. Äldre människor, han sa, "falla mer, de bryter sina ben mer. Det är ett stort problem. Att förstå sambandet i mikrogravitation mellan ben och muskler har relevans för effekten av åldrande på muskler och ben."

Donahue sa att nästa del av projektet kommer att vara en bioinformatikstudie för att undersöka eventuell genetisk variation inducerad av mikrogravitation eller strålning i ben och muskler.