Прыгающие мыши показали, что нужно делать астронавтам на Марсе и Луне
Коленный сустав человека, оказавшись в невесомости, начинает необратимо деградировать всего за несколько месяцев. Это делает длительные межпланетные перелеты, в частности к Марсу, крайне рискованными: астронавт рискует не просто потерять подвижность, но и получить пожизненную инвалидность. Однако группа исследователей из Университета Джонса Хопкинса обнаружила, что решить проблему можно с помощью коротких, но взрывных тренировок, которые занимают всего несколько минут в день, а не привычные два часа изнурительной работы на тренажерах.
Прыжок длиной в пять лет
В ходе эксперимента, длившегося девять недель (что эквивалентно примерно пяти годам человеческой жизни), ученые наблюдали за тремя группами лабораторных мышей. Первая группа была обездвижена (имитация невесомости), вторая выполняла специальные прыжковые упражнения, а третья служила контролем. Результаты оказались показательными: у «неподвижных» грызунов толщина суставного хряща в коленях уменьшилась на 14%, в то время как у «прыгунов» она, напротив, выросла на 26%.
Минимальная нагрузка — максимальный эффект
Ключевое открытие кроется в объеме тренировок. Мыши совершали всего от 10 до 15 прыжков за сессию, и это всего три раза в неделю. Для сравнения: космонавты на МКС вынуждены проводить на тренажерах не менее двух часов ежедневно, чтобы замедлить атрофию мышц и потерю костной массы. Столь низкая «доза» нагрузки, которая дала столь значительный прирост хрящевой ткани, открывает новые перспективы для подготовки к дальним миссиям.
Помимо укрепления хрящей, у прыгающих мышей наблюдалось значительное улучшение состояния костной ткани. Насыщенность большеберцовых костей минералами выросла на 15%, а губчатая ткань на концах конечностей, отвечающая за амортизацию при беге и прыжках, стала значительно плотнее и прочнее.
Мотивация подопытных строилась на условном рефлексе: после сигнала зеленого светодиода животные должны были немедленно прыгать на платформу, чтобы избежать слабого, но неприятного разряда тока. Схема прогрессивной перегрузки позволяла плавно увеличивать сложность и высоту прыжков.
Авторы исследования настаивают на внедрении прыжковых тренировок в программу подготовки астронавтов, причем начинать их следует за несколько месяцев до старта. Компактный тренажер для прыжков, который можно установить на борту космического корабля, может не только спасти суставы путешественников, но и существенно сократить общее время, которое они тратят на поддержание физической формы. Это критически важно для миссий на Луну и Марс, где каждая минута экипажа на счету.
Опасения по поводу деградации хрящей в условиях пониженной гравитации возникли не на пустом месте. Наблюдения за экипажем МКС показывают, что даже при нулевой силе тяжести ткани коленных и тазобедренных суставов истончаются, что в перспективе грозит развитием остеоартрита. На Марсе, где гравитация составляет 38% от земной, проблема может быть менее острой, но трехмесячный перелет к планете в условиях полной невесомости остается серьезным вызовом. Если предложенная методика подтвердится на людях, она способна не только спасти будущие марсианские экспедиции, но и дать новый, щадящий инструмент для реабилитации пациентов с начальными стадиями остеоартрита на Земле.
