När NASA förberedde sig för att skicka människor till Mars på 2030-talet, forskare studerar de fysiska effekterna av att tillbringa långa perioder i rymden. Nu visar en ny studie av forskare vid UT Southwestern att hjärtat av en astronaut som tillbringade nästan ett år ombord på den internationella rymdstationen krympte, även med regelbunden träning, även om det fortsatte att fungera bra.

Resultaten var jämförbara med vad forskarna fann hos en långdistanssimmare som tillbringade nästan ett halvår med att försöka korsa Stilla havet.

Studien, publiceras idag i Omlopp , rapporterar att astronaut Scott Kelly, nu pensionerad, förlorade i genomsnitt 0,74 gram – ungefär tre tiondelar av ett uns – per vecka i massan av hans hjärtas vänstra kammare under de 340 dagar han tillbringade i rymden, från 27 mars, 2015, till 1 mars, 2016. Detta inträffade trots en veckovis träningsprogram på sex dagars cykling, löpband, eller motståndsarbete.

Trots krympningen, som åtföljdes av ett initialt fall i den vänstra ventrikelns diameter när den var avslappnad för att fyllas med blod (diastolisk diameter), astronautens hjärta anpassade sig relativt bra, enligt seniorförfattaren Benjamin Levine, M.D., professor i internmedicin vid UT Southwestern, och grundare och chef för Institute for Exercise and Environmental Medicine (IEEM) vid Texas Health Presbyterian Hospital Dallas, ett partnerskap mellan UT Southwestern och Texas Health Resources

"Det krympte lite. Det gjorde atrofi och det blev lite mindre, men funktionen förblev bra, " säger Levine. "Jag tror att detta är uppmuntrande för långvarig rymdflygning. Det visar att även efter ett år i rymden, hjärtat anpassar sig relativt bra."

Sådana minskningar i storlek ses också hos patienter som genomgår strikt sängläge och stabiliserar sig över tiden, han säger. Levine avslutade nyligen ett annat projekt som tittade på hjärtats struktur och funktion hos 13 astronauter som tillbringade sex månader på rymdstationen. Den forskningen fann att hjärtanpassningen till rymden varierade från astronaut till astronaut, med de mest vältränade astronauterna som tappar hjärtmuskelmassan under sin vistelse i rymden (men inte lika mycket som med strikt sängläge), medan några av de minst vältränade faktiskt fick muskelmassa. "Allt berodde på hur mycket arbete astronautens hjärta gjorde i rymden i förhållande till hur mycket det regelbundet gjorde på marken, säger Levine.

Levine har varit involverad i forskning om effekterna av rymdresor sedan slutet av 1980-talet, när han implanterade den första katetern för att övervaka hjärttrycket hos en astronaut i rymden.

Sedan dess, Levine har arbetat med NASA i olika projekt och ger råd till sina flygkirurger i kardiovaskulära medicinska frågor. NASA gav honom nyligen 3,8 miljoner dollar i direkt och indirekt finansiering under 13 år för att studera effekterna av rymdresor på hjärtat, finansiering som gör att han kan fortsätta sin forskning när fler långvariga rymdflygningar genomförs.

Ett annat av Levines intressen har varit effekterna av träning – särskilt extrem träning – här på jorden. Han fungerar som konsult till NCAA, NFL, och USA:s olympiska kommitté och paralympiska kommittén.

I den här studien, forskarna jämförde effekten på Kellys hjärta med effekterna som sågs hos en uthållighetssimmare som gav sig ut för att korsa Stilla havet 2018. Simmaren, Benoit Lecomte, tog sig ungefär en tredjedel av vägen över Stilla havet innan han stannade på grund av dåligt väder och skador på en segelbåt som följde med honom. Han simmade mer än 1, 750 miles under 159 dagar, enligt studien.

Uthållighetssim efterliknar några av effekterna som skapas av utrymmets viktlöshet, eftersom vattentrycket motverkar effekterna av gravitationen, Levine förklarar. Under rymdflygning – och uthållighetssimning – behöver hjärtat inte arbeta lika hårt för att pumpa blod uppåt från fötterna.

Under Lecomtes simning, han förlorade också massa i sin vänstra kammare, i snitt något lägre 0,72 gram per vecka.

Levine säger att han var mer förvånad över simmarens förlust av hjärtmassa än astronautens, med tanke på att Lecomte simmade i genomsnitt sex timmar per simdag medan Kelly tillbringade en till två timmar med att träna. Uthållighetssim är inte en högintensiv träning, Levine säger, så nyttan av träningen vägdes tydligen upp av att hjärtat inte behövde jobba lika hårt för att pumpa blodet uppför.