Rolul cercetării nutriționale în succesul zborului spațial uman
Helen W. Lane
3 Direcția sănătății și performanței umane, NASA Lyndon B. Johnson Space Center, Houston, TX
Charles Bourland
4 Retras de la NASA
Ann Barrett
5 Direcția de hrănire a luptei, S.U.A. Armata Natick Soldier Centrul de Cercetare, Dezvoltare și Inginerie, Natick, MA
Martina Heer
6 Profile, Neuss, Germania; și Departamentul de Științe Alimentare și Nutriționale, Universitatea din Bonn, Bonn, Germania
Scott M. Smith
3 Direcția sănătății și performanței umane, NASA Lyndon B. Johnson Space Center, Houston, TX
Abstract
Introducere
SUA. programele de zbor spațial uman au lansat alimente nutritive și sigure (1, 2) și au necesitat ca acesta să conțină substanțe nutritive care să faciliteze adaptarea fiziologică la greutate și adaptarea psihologică la medii extreme, precum și să acționeze ca o măsură de contracarare pentru ameliorarea efectelor negative ale zborului spațial.
Energie
Compoziția dietei de bază din Statele Unite (adică procentul de calorii din proteine, carbohidrați și grăsimi) este, în general, acceptabilă pentru zborul spațial. Meniul Stației Spațiale Internaționale (ISS) oferă aproximativ 50% din calorii sub formă de carbohidrați, 17% ca proteine și 31% ca grăsimi (2). Cu toate acestea, din punct de vedere istoric, consumul de alimente și energie în timpul zborului a fost, în general, mai mic decât înainte de zbor (2), în ciuda datelor care indică faptul că cerințele de energie în zbor și de zbor sunt similare și că, cu exerciții intense, aceste cerințe sunt mai mari în timpul zborului decât înainte de zbor (1, 2). Previziunile Organizației Mondiale a Sănătății privind necesitățile energetice pentru indivizii moderat activi par să prezică cerințele din zbor și au fost astfel utilizate ca standard pentru planificarea meniului. Decalajul dintre consumul și cheltuielile de energie este lărgit și mai mult cu măsurile de exerciții prescrise.
Cheltuielile totale de energie ale astronauților navetei spațiale înainte și în timpul zborului spațial au fost determinate folosind tehnica de apă dublu etichetată, iar cheltuielile de energie în zbor s-au dovedit a fi similare cheltuielilor de zbor înainte sau, în unele cazuri, chiar mai mari, cel mai probabil ca urmare de exerciții fizice crescute (1, 2). Recent, pe ISS a fost inițiat un experiment sponsorizat de Agenția Spațială Europeană pentru studierea cheltuielilor de energie pe zboruri de lungă durată.
Proteine și mușchi
Expunerea la microgravitație reduce masa și volumul muscular și performanța, în special la nivelul picioarelor, atât pe zborurile scurte, cât și pe cele lungi (2). În timpul zborului spațial de scurtă durată, studiile stabile privind rotația izotopilor au indicat faptul că rotația proteinelor din întregul corp a crescut, însoțită de creșteri ale sintezei proteinelor și creșteri chiar mai mari ale descompunerii proteinelor. În studiile efectuate cu astronauți americani care zboară pentru durate lungi (> 100 d) pe stația spațială rusă Mir, sinteza proteinelor a fost direct corelată cu aportul de energie din 6 din cei 7 astronauți studiați, sugerând că sinteza proteică redusă este legată de aportul inadecvat de energie (3).
Oase și mușchi
Un studiu recent, care utilizează exerciții rezistive grele ca măsură de combatere a pierderii osoase, a arătat pentru prima dată că este necesară furnizarea adecvată de energie, proteine și vitamina D pentru a menține densitatea minerală osoasă după 6 luni de zbor spațial (4). Cu toate acestea, factorii dietetici pot juca în continuare un rol în optimizarea sănătății osoase. De exemplu, aportul ridicat de sodiu are efecte de resorbție osoasă în timpul inactivității, cum ar fi repaus la pat. Când un aport foarte mare de NaCl (550 mmol/zi) a fost consumat în timpul repausului la pat, creșterea markerilor de resorbție osoasă a fost dramatic mai mare decât ar fi fost din cauza imobilității (5). Acest efect poate fi indus de o acidoză metabolică de grad scăzut (5), care poate activa osteoclastele. Suplimentarea cu bicarbonat de potasiu atenuează parțial acest efect asupra resorbției osoase (6).