Mars Yolculuğu için Astronotların Kalpleri Sürpriz Bir Testi Geçirdi

Northwestern Medicine, UT Southwestern ve UT Houston araştırmacıları, Uluslararası Uzay İstasyonu’nda yaklaşık altı ay kalan 13 astronotun kalbini izledi. Bulguları, uzay uçuşunun başlarda kalp performansını etkilemesine rağmen astronotların zamanla uyum sağladığını ve yoğun günlük egzersizin kardiyovasküler sağlıklarını korumada önemli bir rol oynadığını gösterdi.

NASA’ın insanları Mars’a gönderme konusundaki büyük endişelerinden biri, astronotların uzay uçuşunun ağırlıksız koşullarından (kütleçekimsiz olarak bilinen mikroçekim) ayrılıp, Dünya’nın ancak yaklaşık üçte biri kadar güçlü olan Mars ağırlığıyla karşılaştığında kalplerinin ve dolaşım sistemlerinin nasıl tepki vereceği.

Umut verici olanı, araştırmacıların astronotların Dünya’ya döndükten sonra simüle edilmiş Mars ağırlığına maruz kaldıklarında kardiyovasküler strese işaret eden belirgin bir bulgu göstermemiş olduğunu bulmasıydı.

“Bulgularımızla, artık Mars’a gidebileceğimiz, oraya varabileceğimiz ve aslında Mars’ın yüzeyinde çalışabileceğimiz düşüncesi için bir temel oluştu,” dedi çalışmanın kıdemli yazarı, Northwestern Üniversitesi Feinberg Tıp Fakültesi’nde kardioloji bölümü profesörü Dr. James Thomas.

Dünki ayda Circulation dergisinde yayımlanan çalışma, uzayda uzun bir süre kaldıktan sonra kalbin simüle edilmiş Mars ağırlığına nasıl tepki verdiğini araştıran ilk çalışma.

Günlük Egzersiz Astrotların Uzayda Kalbini Nasıl Koruyor

Ağırlıksız bir ortamda yaşam, insan vücudu için alışılmadık zorluklar yaratır. Dünya’da kalp, kanı dolaşıma sokmak için sürekli olarak ağırlığa karşı çalışırken, kasların vücudun ağırlığını taşıması gerekir. Uzayda bu talepler belirgin şekilde azalır ve kasların hatta kalbin kendisinin zamanla küçülmesine yol açar.

Ağırlığın yeniden hissedildiği bir ortama dönmek zorunda kalmak da zor olabilir. Önceki görevlerde bulunan astronotlar, inişten sonra ayağa kalktıklarında sık sık baş dönmesi veya sersemleme yaşarlar. Bu, ağırlığın kanı aşağı vücuda doğru çekmesinden, bazen kan basıncının aniden düşmesinden kaynaklanır. Bu duruma ortostatik hipotensi denir. (Gravity filminde Sandra Bullock’un Dünya’ya döndükten sonra emerek ilerlediğini gördüyseniz, mantığı anlarsınız.)

Buna rağmen yeni çalışmada yer astronotlar bu geçişi genellikle iyi yönetti; muhtemelen görevleri boyunca yoğun egzersiz programlarını sürdürmüş olmalarından dolayı.

NASA’ın Egzersiz Karşı Önlemleri programının bir parçası olarak astronotlar günde iki saate kadar egzersiz yaptı. Rutinlerinde kardiyovasküler sistemi güçlendiren 30 ila 45 dakikalık dayanıklılık antrenmanı ile kas kütlesi ve gücünü korumaya yardımcı olan 60 ila 75 dakikalık direnç antrenmanı yer aldı.

“Ağırlıksız bir ortamda orada daha az çalıştığınız için kas kütlesi ve kalp kütlesi kaybedersiniz,” dedi, aynı zamanda Northwestern Medicine kardioloğu olan Thomas. “Havanın içinde süzülüyorsunuz ve ayağınızla küçük bir dokunuş yapıyorsunuz, sonra arkadaşınıza ‘merhaba’ demek için süzülüp gidebiliyorsunuz.”

“Buna karşı gelen olarak, uzayda egzersiz kritik önem taşır,” diye ekledi Thomas.

Kalp Taramaları Vücudun Ağırlıksızlığa Uyumunu Ortaya Çıkarıyor

Uzun süreli uzay uçuşu sırasında kalple neler olduğunu anlamak için araştırmacılar, her astronotun görevinden önce, sırasında ve sonra ekokardiyogramlar topladı. Ses dalgalarını kullanarak kalbin hareketli görüntülerini üreten bu ultrason taramaları, doktorların kalbin yapısını incelemesini ve kanı ne kadar etkili bir şekilde pompaladığını ölçmesini sağlar.

Uluslararası Uzay İstasyonu’nda astronotlar, birkaç haftada bir bu taramaları birbirleri üzerinde yapacak şekilde eğitildi. Kayıtlar Dünya’ya aktarıldı ve araştırmacılar görev süresince kalp fonksiyonlarındaki değişiklikleri izleyebildi.

Thomas, UT Southwestern Tıp Merkezi’nden Dr. Benjamin Levine ve UTHealth Houston’daki McGovern Tıp Fakültesi’nden Dr. Michael Bungo ile birlikte çalıştı.

“Bana göre genellikle saat 00:03 olurdu çünkü uzay istasyonu Greenwich Ortalama Zamanına göre çalışıyor,” dedi Thomas. “Kayıtların canlı geldiğini izler ve görüntüleri iyileştirmek için astronotlara gerçek zamanlı yönlendirme verirdim.”

Taramalar, astronotların kalbinin başlarda yeni ortamına uyum sağlamakta zorlandığını ortaya koydu. Uzaydaki ilk iki hafta içinde araştırmacılar, kalbe dolma, vuruş hacmi ve kardiyovasküler performansı ölçen diğer birkaç ölçütte düşüş gözlemledi.

Kardiyak dolan, kalbin atımlar arasında ne kadar kan aldığını; vuruş hacmi ise her kasılma sırasında dışarı pompalanan kan miktarını tanımlar. Her iki ölçüm de görevlerin başlarında azalmış, astronotların kalbinin geçici olarak atım başına daha az kan hareket ettirdiğini göstermiştir.

Ancak bu değişiklikler sürmemiştir.

Astronotlar uzayda daha uzun süre kaldıkça, kardiyovasküler sistemleri uyum sağlamıştır. Kardiyak dolan ve vuruş hacmi kademeli olarak iyileşmiş, fırlatmadan önce kaydedilen düzeylere yaklaşmıştır.

Bu sonuçlar, kalbin uzun süreli sıfır graviteye, özellikle astronotlar düzenli fiziksel aktiviteyi sürdürdüğünde, erken ölçümlerin göstereceğinden daha etkili bir şekilde uyum sağlayabileceğini düşündürmektedir.

Astronotların Kalbi Simüle Edilmiş Mars Gravite Testinden Geçti

Araştırmacılar aynı zamanda gelecekteki Mars görevleri için özellikle önemli bir soruyu da yanıtlamak istemiştir: Aylarca sıfır gravitede geçen bir astronot, aniden tekrar graviteyle karşılaştığında ne olur?

Mars, Dünya’nın yüzey gravitesinin yaklaşık %38’ine sahiptir. Bu, insanlar Dünya’da deneyimlediklerinden belirgin ölçüde daha zififtir, ancak yine de aylarca uzayda süzülme sonrasında astronotların kalbinin farklı çalışmasını zorunlu kılacaktır.

Bu etkilerin bir kısmını yeniden üretmek için araştırmacılar, astronotlar Dünya’ya döndükten sonra simüle edilmiş Mars gravite testi gerçekleştirmiştir.

Her bir astronot, yatık pozisyondan 22 derece yukarıya doğru eğilmiştir. Bu duruş, kanın aşağı vücuda kaymasına neden olarak Mars gravitesinin dolaşım etkilerine yaklaşmıştır.

Sonuçlar umut vericiydi. Yaklaşık altı ay uzayda geçen astronotların kalbi, simüle edilmiş Mars gravitesi altında, görevlerinden önce Dünya’da dik dururken olduğu kadar iyi çalışmıştır.

Bu, astronotların uzay uçuşu sırasında kardiyovasküler fitneslerini sürdürmeleri durumunda, ciddi kardiyovasküler zorluk yaşamadan Mars’ın daha zifif gravitesine geçebiliyor olabileceklerini düşündürmektedir.

Sonuçlar nispeten küçük bir astronot grubundan ve gerçek bir Mars inişi yerine bir simülasyondan gelmiş olsa da, gelecekteki görevlerin planlanması için değerli kanıtlar sunmaktadır.

Günlük egzersizin getirdiği yararlarla birleşen kalbin sıfır graviteye uyum sağlama ve simüle edilmiş Mars gravitesine iyi tepki verme yeteneği, insanları Kırmızı Gezegen’e gönderme konusunda umutlu olmanın başka bir nedeni sunmaktadır.

Çalışma, “Impact of Prolonged Spaceflight on Cardiac Structure and Function: An Exploratory Longitudinal Observational Study” başlığını taşımaktadır. Finansman, Ulusal Uzay Biyomedikal Araştırmalar Enstitüsü (NCC9-58 numaralı hibe), NASA (NNJ04HH01A numaralı hibe), IDP Vakfı, Sandra Helton ve Avustralya Ulusal Kalp Vakfı tarafından sağlanmıştır.