Vesoljske raziskave v Planici

V dneh, ko so po svetu praznovali petdeseto obletnico prvega človekovega poleta v vesolje, se je v Planici končala prva tretjina vznemirljive vesoljske raziskave in 12 preiskovancev je spet lahko zadihalo s polnimi pljuči. Po desetih dneh ležanja v višinskih sobah (na nadmorski višini 4.000 metrov) so nekateri komaj čakali na prostost. Preiskovanci so bivali v planiškem Centru za lunarne biomedicinske raziskave v pogojih, v kakršnih bodo delovali tudi prihodnji človeški kolonizatorji Lune in Marsa. Jurij Gagarin je po bivanju v breztežnostnem stanju poročal, da med lebdenjem v kapsuli ni čutil teže telesa, rok in nog, vendar pa mu pitje, prehranjevanje in celo pisanje ni povzročalo nikakršnih težav. Tudi po pristanku na Zemlji ni občutil nobenih bolezenskih znakov. Gagarinovo bivanje v breztežnostnem stanju je trajalo manj kot dvajset minut, kot je znano iz poznejših izkušenj astronavtov, pa bi ob daljšem bivanju v vesolju po vrnitvi na matični planet zdravstvene posledice zagotovo občutil. Mučile bi ga oslabele mišice in zmanjšana gostota kosti, skoraj zagotovo bi imel težave tudi s srcem in ožiljem. Prav s težavami, ki bi se lahko pojavile ob daljšem bivanju v vesolju, in protiukrepi, s katerimi bi jih lahko preprečevali, se ukvarjajo v planiškem vesoljskem centru. Njihove biomedicinske raziskave obsegajo preizkuse aerobne zmogljivosti in spremljanje presnove hrane pri poskusnih vesoljskih zajčkih, ugotavljanje izgub v njihovi kostni masi in spremljanje motenj spanja.

Najprej na Luno, potem na Mars Ameriška vesoljska agencija Nasa in evropska vesoljska agencija Esa v novem tisočletju razvijata vizijo naselitve trajne človeške kolonije na Luni, ki bi bila "odskočna deska" za misije na Mars.

Težave Luninih prebivalcev z dekompresijo naj bi reševali s podtlakom in dodajanjem kisika v bivalnih enotah. To bi pravzaprav pomenilo, da bi človek na Luni živel v pogojih hipoksije, ki bi približno ustrezala zemeljskemu življenju na 4.000 metrih nadmorske višine. Seveda je treba upoštevati tudi Lunino težnost, ki znaša le šestino težnosti Zemlje.

Raziskovalci iz osmih slovenskih in več tujih znanstvenih laboratorijev poskušajo v planiškem središču dognati, kaj bi se dogajalo s človekom, ki bi bival obenem v hipoksiji in majhni težnosti.

Fiziološke odzive na breztežnost je mogoče proučevati s precej preprostim simulacijskim modelom: preiskovanci morajo mirovati oziroma ležati v postelji. Podtlak in hipoksijo, ki čakata prebivalce Lune, pa pričarajo planiške višinske sobe. V tako simuliranem bivalnem okolju raziskujejo odzive fizioloških sistemov in iščejo možnosti za lajšanje težav pri človekovem bivanju na Luni.

Ležanje na višini Raziskavo vodita prof. dr. Igor B. Mekjavič z Instituta Jožef Stefan in prof. dr. Ola Eiken iz Royal Institute of Technology (Švedska), vodilna strokovnjaka s področja okoljske fiziologije.

Pred štirimi leti je Mekjavič v planiškem Olimpijskem športnem centru uredil 10 hipoksičnih sob in fiziološki laboratorij, kot svetovalec Ese pa je uvidel, da je Planica idealna za lunarne biomedicinske raziskave.

Leto dni po tem, ko je Slovenija postala sodelujoča država v Esi, so v planiškem središču začeli izvajati konkretne poskuse. Z njimi analizirajo učinek hipoksije in neaktivnosti na srčno-žilne, mišično-skeletne in termoregulacijske sisteme, vključili pa so tudi raziskave o učinku vesoljskih pohodov na venske plinske emobilije oziroma na dekompresijsko bolezen.

Obenem proučujejo vpliv daljšega bivanja v lunarnem habitatu na prehrano in presnovo.

Izgube moči, mase in zmogljivosti V osnovnem delu planiških poskusov pridobivajo podatke, ki naj bi se ujemali z doslej pridobljenimi raziskovalnimi podatki drugih zemeljskih in vesoljskih poskusov. Iz teh je na primer razvidno, koliko mišične in kostne mase se izgubi med ležanjem, koliko se zmanjša aerobna zmogljivost ...

Nekateri poskusi so zelo preprosti: pri merjenju ortostatične tolerance ugotavljajo, koliko časa lahko oseba stoji na mestu. Že iz prejšnjih preiskav je znano, da pri ležanju v hipoksiji tretjina preiskovancev ni več mogla zdržati običajnega časa.

Preiskovanec med desetdnevnim ležanjem uporablja roke kot običajno, zato v njihovi mišični moči ne bo opaznih sprememb, upravičeno pa jih pričakujejo pri razbremenjenih (kolenskih in gleženjskih) mišicah, s katerimi izvajajo teste moči.

S telovadbo na cikloergometru merijo, kako se zaradi ležanja v hipoksiji zmanjšata moč in aerobna zmogljivost. Ker po desetih dneh ni mogoče pričakovati večjih sprememb v kosteh, opazujejo spremenjene koncentracije označevalcev za kosti v urinu in krvi in tako sledijo izgubam v kostni masi.

Tekma organov za kri V raziskovalnem delu poskusov pregledujejo, kako se pri hipoksičnem ležanju srce odziva na padec tlaka in posledično povečan srčni utrip. Z ultrazvokom pregledujejo pretok krvi skozi okončine. Z infrardečo kamero so že opazili, da se prsti na nogah opazno bolj ohladijo.

"Vidimo zmanjšanje pretoka in posledično zmanjšano oksigenacijo," pravi mladi raziskovalec iz Dublina Adam McDonnell, ki v planiškem središču vodi izvajanje poskusov in pod mentorstvom dr. Mekjaviča pripravlja doktorat.

Pretok krvi se nanaša tudi na raziskavo o spanju: moteč spanec je sicer znan kot eden od simptomov višinske bolezni, v Planici pa preverjajo aktualno tezo − da sta čas, potreben, da človek zaspi, pa tudi globina spanca, odvisna od prekrvitve v nogah in rokah.

Pri vadbenih poskusih pregledujejo prekrvitev med vadbo v normoksiji in hipoksiji. "Ko se pri telovadbi začnemo segrevati, centralni živčni sistem določi, kolikšen del krvi mora oddati do kože. Tako lahko govorimo o 'tekmovanju' organov za kri − mišice jo potrebujejo za delovanje telesa, koža pa za njegovo ohlajanje," pojasnjuje dr. Mekjavič.

Znano je, da alpinisti na višini izgubljajo telesno težo. Znanstveniki so za zdaj ugotovili dejavnike tega procesa, ne poznajo pa še prioritet, na primer apetita, presnove, absorbcije hrane skozi črevesje, občutljivosti na inzulin ...

V Planici sledijo tudi presnovi prehrane. V prejšnji raziskavi so ugotovili, da preiskovanci, ki v hipoksiji ne izgubljajo telesne teže, izgubijo manj mišične mase kot tisti, ki so jedli več. "Aplikativno to pomeni, da če ješ preveč in se rediš, to pozitivno učinkuje na atrofijo mišic," pravi dr. Mekjavič.

Uporabnost lunarnih raziskav na Zemlji Planiški projekt financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost, nekaj podprojektov pa financira program PECS (Participating European Cooperating States), skozi katerega se vrača del denarja, ki ga Slovenija od lani plačuje Evropski vesoljski agenciji kot njena pridružena članica.

V projektu se je združilo toliko zainteresiranih kliničnih partnerjev iz Slovenije, Švedske, Italije, Nemčije in Velike Britanije, da bodo poskuse nadaljevali v obsežnejšem evropskem raziskovalnem projektu.

"Projekt FP7 Space bo nadaljevanje trenutnega s podobnimi raziskavami, vendar daljšo ekspozicijo. Preiskovanci bodo živeli v Planici pod enakimi pogoji trikrat po 20 dni. Raziskovali bomo, kako preprečiti spremembe, ki nastanejo zaradi kombinacije hipoksije in neaktivnosti. Eno od sredstev preprečevanja je lahko prehrana, drugo tehnologija − na primer vibracijske platforme in vadbene naprave, ki jih proizvajajo tudi v Sloveniji," napoveduje dr. Mekjavič.

Pridobivanje znanja v planiških poskusih pa ni pomembno zgolj z vidika vesoljske znanosti, rezultati raziskav bodo uporabni tudi za ljudi na Zemlji. Več skupin bolnikov mučijo podobne težave – njihovo telo oziroma organi so v hipoksiji, zaradi česar peša njihova dejavnost, to pa spodbuja zdravstvene težave.

"Gre za pljučne in srčne bolnike, s starostjo in boleznimi se pojavita tudi osteoporoza in mišična atrofija, ki ljudi prisilita v nedejavnost, čedalje več ljudi pa trpi tudi zaradi čezmerne telesne teže. Naši rezultati so uporabni tudi zanje," poudarja vodja planiške vesoljske raziskave.