Efectos de la salud del viaje espacial en roedores
El estudio examina cómo el espacio afecta los huesos y músculos de los roedores durante las misiones.
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Tabla de contenidos
- Estudios en roedores
- Importancia de la Actividad Física
- Riesgos potenciales en el espacio
- Objetivos del estudio
- Cómo se llevó a cabo el estudio
- Recolección y análisis de tejidos
- Resultados: salud de la columna lumbar
- Resultados: Discos Intervertebrales
- Resultados: pruebas mecánicas
- Resumen de hallazgos
- Conclusión
- Fuente original
A medida que la NASA planea enviar astronautas a la Luna y más allá, entender cómo los viajes largos en el espacio afectan al cuerpo es muy importante. La investigación ha mostrado que pasar tiempo en el espacio puede causar problemas de salud, especialmente con los huesos y los músculos. Estudios anteriores se han enfocado en astronautas y animales pequeños, revelando que el tiempo en microgravedad puede reducir la fuerza ósea y la masa muscular, especialmente en la parte baja de la espalda.
Estudios en roedores
Para aprender más sobre los efectos de los viajes largos al espacio, los científicos han recurrido a los roedores. Estos pequeños animales pueden imitar las reacciones del cuerpo humano durante el vuelo espacial. La investigación ha mostrado que el espacio puede afectar tanto los huesos de la columna como los discos que están entre ellos. Se ha demostrado que los huesos en roedores pierden densidad, lo que puede debilitarlos.
Sin embargo, hay muchas variables en estos estudios. Por ejemplo, el tiempo que los roedores pasan en el espacio ha cambiado, variando de unos pocos días a un par de meses. Además, algunos estudios analizan diferentes partes de la columna, mientras que otros estudian distintas edades de los roedores. Estos factores hacen que sea complicado comparar resultados directamente.
Importancia de la Actividad Física
La actividad física es crucial para la salud de los animales, y cuánto pueden moverse en su entorno afecta su condición. En experimentos pasados, los roedores se mantuvieron en lugares que les permitían moverse. Esto fue diferente en otras misiones donde estaban en espacios reducidos que limitaban su capacidad de movimiento.
Recientemente, se ha desarrollado un nuevo alojamiento que les da a los roedores más espacio para moverse y tiene cámaras para observar su comportamiento. Ser activo es vital para mantener los huesos saludables, ya que les da estrés, ayudando a mantenerlos fuertes. Cuando los roedores corren o trepan, sus huesos, especialmente en la parte baja de la espalda, se fortalecen.
Riesgos potenciales en el espacio
La mayoría de los experimentos se han realizado donde hay poca o ninguna radiación, lo que significa que los problemas de salud son principalmente por la falta de gravedad. A medida que los estudios futuros se adentran más en el espacio, la exposición a la radiación podría convertirse en un problema serio. Esto hace que sea crucial comparar resultados de experimentos en órbita terrestre baja con aquellos de misiones más profundas en el espacio.
Objetivos del estudio
Dadas las diferencias en los experimentos anteriores, este estudio tenía como objetivo observar los efectos del espacio en la Columna lumbar de los ratones en condiciones controladas. La meta era recopilar datos sobre el estado de sus huesos y discos después de pasar tiempo en el espacio en comparación con vivir en la Tierra.
Los ratones fueron enviados al espacio durante 28 días, donde se examinaron sus columnas y otros tejidos. Al mismo tiempo, grupos de control de ratones se mantuvieron en el suelo para comparar resultados.
Cómo se llevó a cabo el estudio
Los ratones utilizados en el estudio variaban en edad, y se alojaron en un ambiente especial en el espacio que permitía algo de movimiento. Antes de que comenzara el estudio, los ratones tuvieron tiempo para acostumbrarse a sus nuevas condiciones de vida.
Durante el vuelo, algunos ratones recibieron marcadores para ayudar a los científicos a observar el nuevo crecimiento óseo. Una vez que regresaron, los ratones fueron sacrificados de manera humanitaria, y sus cuerpos se prepararon para el análisis.
También se probaron grupos de control. Estos ratones se mantuvieron en condiciones similares pero no viajaron al espacio. Sus huesos y tejidos se preservaron para estudios posteriores también.
Recolección y análisis de tejidos
Después de examinar a los ratones, los investigadores miraron específicamente la columna lumbar y la tibia proximal (un hueso en la pierna). Usaron técnicas de imagen especiales para verificar la estructura ósea y la salud de los discos.
Usando técnicas como la micro-CT, estudiaron tanto los tejidos óseos como los de los discos. Buscaron cambios en la densidad y estructura del hueso, así como en la composición química de los discos.
Resultados: salud de la columna lumbar
Al observar la columna lumbar, los resultados mostraron que no había muchas diferencias entre los ratones en vuelo espacial y los ratones de control. Esto fue algo sorprendente, ya que los científicos esperaban ver más cambios. Los hallazgos sugieren que la parte baja de la espalda de los roedores estuvo menos afectada por la microgravedad de lo que se esperaba.
En contraste, la tibia proximal mostró una reducción significativa en la Densidad ósea. Este hallazgo sugiere que, mientras los huesos en la parte baja de la espalda se mantuvieron estables, otros huesos que soportan más peso fueron más afectados por el vuelo espacial.
Resultados: Discos Intervertebrales
El estudio también analizó los discos intervertebrales, que funcionan como cojines entre las vértebras. El análisis bioquímico no mostró cambios significativos en los discos después del vuelo espacial. Esto indica que los discos pudieron haber mantenido su estructura y función durante el tiempo en el espacio.
Curiosamente, aunque no hubo cambios significativos, los investigadores notaron que los ratones en el espacio estaban activos y probablemente cargaron sus columnas mientras se movían. Esta actividad podría haber ayudado a mantener la salud de sus discos y huesos.
Resultados: pruebas mecánicas
El equipo realizó pruebas para ver cómo respondían las articulaciones de los discos al estrés. Los resultados fueron mixtos. Aunque algunas medidas mostraron pequeñas diferencias, estas no alcanzaron un nivel de significancia estadística. Esto sugiere que, aunque puede que hubo algo de impacto del vuelo espacial, no fue lo suficientemente fuerte como para ser concluyente.
Resumen de hallazgos
En resumen, el estudio mostró que el tiempo en el espacio tuvo un impacto variable en la columna lumbar y la tibia. La columna lumbar no mostró cambios significativos, sugiriendo que el alojamiento y los niveles de actividad pudieron haber contribuido a mantener la salud de la columna. Por otro lado, la tibia proximal mostró claros signos de pérdida ósea mientras estaba en el espacio.
Los discos permanecieron en gran parte sin afectar, lo que podría deberse a la actividad de los ratones durante el experimento. Los hallazgos destacan la importancia de la actividad física para preservar la salud de los huesos y discos en el espacio.
Conclusión
Entender cómo el espacio afecta al cuerpo humano es crucial a medida que miramos hacia misiones más largas en el espacio. Aunque este estudio proporciona información sobre el impacto de la microgravedad en las columnas de los roedores, abre la puerta a más investigación. Los estudios futuros deben seguir explorando la relación entre la actividad física, la fuerza ósea y la salud general en el espacio.
A medida que nos preparamos para misiones humanas a la Luna y Marte, es vital aprender más sobre cómo proteger la salud de los astronautas durante largos viajes. Los resultados de este estudio pueden ayudar a guiar futuros trabajos, asegurando que tanto los animales como los humanos puedan mantenerse saludables mientras exploran más allá de nuestro planeta.
Título: Characterization of the murine spine for spaceflight studies
Resumen: Rodents provide a useful analog for understanding the effects of spaceflight on the human body, offering opportunities for investigations into the relationship between microgravity and the musculoskeletal system. In particular, rodents have often been utilized to improve our understanding of the effects of spaceflight on the spine, including intervertebral disc and vertebral body health. However, there are a number of experimental factors that differ between existing works, including mission duration, animal housing, and anatomical location of interest, making it difficult to draw holistic conclusions. Additionally, the quadrupedal nature of the murine spine results in different biomechanical loading than in a bipedal organism. Thus, the objective of this study was to more fully define the bulk properties of the murine lumbar spine model after 28 days of spaceflight. Additionally, the proximal tibia was analyzed to provide insight into the skeletal site-specificity of gravitational unloading in space. Results indicated that the effects of spaceflight on vertebral body bone microarchitecture, intervertebral disc biochemistry, and intervertebral disc joint mechanics were statistically insignificant, while large and significant bone loss was observed in the proximal tibia of the same animals. We hypothesize that this may be due to site-specific loading changes in space. Specifically, vigorous ambulatory behaviors observed in this experiment after initial acclimation to spaceflight may increase axial load-bearing in the lumbar spine, while maintaining microgravity induced mechanical unloading in the tibia. In total, this work shows that the rodent spine, unlike the weight bearing tibia in the same mice, is not affected by gravitational unloading, suggesting the tissue degenerative effects of spaceflight are site- and load-specific and not systemic. This study also highlights the importance of considering experimental variables such as habitat acclimation, physical activity, and experiment duration as key factors in determining musculoskeletal and spine health outcomes during spaceflight.
Autores: Grace O\'Connell, S. Lim, J. E. Veres, E. A. Almeida, G. O'Connell
Última actualización: 2024-03-19 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.17.585438
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.17.585438.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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