Полгода на орбите, и скелет уже не тот, с которым улетали. Первые дни после посадки космонавт ходит неуверенно, потому что кости, которые весь полёт ничего не несли, снова должны держать вес тела. Вопрос в том, что с ними происходит за эти полгода.
Кость не готовое изделие, а ткань, которая всё время перестраивается. Остеокласты разбирают старую кость, остеобласты строят новую, и так постоянно, во всём скелете. Итоговая масса зависит от баланса между ними. Баланс же задаёт нагрузка. Клетки внутри самой кости, остеоциты, чувствуют деформацию от веса и подают сигнал на строительство. Если нагрузки нет, сигнал слабеет, стройка замедляется, а разборка продолжается. Итог предсказуемый: минус.
Сколько именно? Метаанализ 25 исследований полётов, где набралось около 189 космонавтов, показал: в нижних конечностях кость падает в среднем примерно на 0,8% в месяц, если полёт длится дольше 30 дней. Поясница и таз за полёт теряют около 6% относительно уровня до полёта. Череп при этом прибавляет, а грудная клетка и руки теряют меньше. Авторы связывают разницу с тем, как участок кости расположен относительно направления силы тяжести. Цифры зависят от кости и от длительности полёта.
Космосом дело не ограничивается. Вынужденная неподвижность на Земле тоже меняет кость. Исследование Ролвиена и соавторов в Journal of Bone and Mineral Research (2020) смотрело на долгую иммобилизацию у пожилых женщин и нашло изменения в остеоцитах и кортикальной кости, которые отличаются от картины постменопаузального остеопороза. Кости не знают, что вы в отпуске на диване. Для скелета неподвижность и невесомость похожи: в обоих случаях нагрузки почти нет.
Вот где пока ничего не ясно. В небольшом 20-дневном исследовании постельного режима маркер разрушения кости по тенденции рос к десятому дню, а к двадцатому снизился. Маркеры активности остеокластов и остеобластов при этом не изменились. Авторы допускают, что вещество кости может уходить раньше, чем включается работа клеток, которые его разбирают. Одно маленькое исследование этого не решает, поэтому механизм начала потери здесь открыт.
Из этого для обычного человека вывод простой. Кости реагируют на нагрузку, а не на тренировку как таковую. Пока мышцы и вес тела работают на скелет, сигнал идёт. Когда человек долго лежит или почти не двигается, сигнал пропадает, и кость начинает терять без всякой драмы и без боли, поэтому никто этого не замечает, пока не случится перелом.
Что из потерянного возвращается и как быстро, разбирает вторая часть, «Обратный ход».
Источники:
- Systematic review and meta-analysis of bone loss in space travelers, npj Microgravity, 2020
- Rolvien et al., Long-Term Immobilization in Elderly Females Causes a Specific Pattern of Cortical Bone and Osteocyte Deterioration, Journal of Bone and Mineral Research, 2020
- Bone turnover and calcium metabolism during 20 days bed rest in young healthy males and females