No es fácil mantener fuertes y sanos a los astronautas en la microgravedad. Esas misiones de seis meses a bordo de la Estación Espacial Internacional implican que tienen que hacer ejercicio durante dos horas cada día para evitar la pérdida de sus músculos. Detectar el nivel de microgravedad en el que comienza la atrofia muscular sería un gran aporte para quienes quieren mantener presencia humana en la luna y en Marte.
Eso es, precisamente, lo que buscó un estudio que se publicó hoy en Science Advances.
Los investigadores expusieron a ratones a bordo de la Estación Espacial a distintos niveles de gravedad artificial para analizar cómo respondían sus músculos. Hallaron que 0,67 g (el 67% de la gravedad de la Tierra) es el umbral clave, y que la gravedad menor a ese nivel es la que causaba que se deterioraran sus músculos.
Si bien los ratones no son humanos, se trata de “un estudio muy interesante de todos modos porque podemos hacer experimentos con roedores, que serían más difíciles o imposibles con los humanos”, dijo Lori Ploutz-Snyder, decana de la facultad de kinesiología de la Universidad de Michigan y ex científica en jefe del Proyecto de Fisiología del Ejercicio y Contramedidas de la NASA, en su e-mail a Gizmodo. Ella no participó de este estudio.
Los músculos necesitan de la gravedad para mantenerse fuertes
Los modelos con ratones son hoy una de las mejores formas de estudiar los impactos a largo plazo de la microgravedad en los músculos, según le dijo a Gizmodo Mark Shelhamer, profesor de otorrinolaringología quirúrgica en la Universidad Johns Hopkins y ex científico en jefe del Programa de Investigaicón Humana de la NASA. Brindan una forma práctica y controlada de estudiar los efectos fisiológicos de la microgravedad a lo largo del tiempo.
Los 24 ratones que se usaron en este estudio llegaron a la Estación Espacial en marzo de 2023. La tripulación a bordo de la estación utilizó el sistema centrífugo MARS de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón para exponer a los roedores a condiciones de gravedad de 0,33 g, 0,67 g y 1 g durante hasta 28 días. En abril de 2023 regresaron vivos a la Tierra 23 de esos ratones y los investigadores los analizaron para encontrar cambios en su fuerza de agarre, y señales de atrofia.
Vieron que incluso en el nivel más bajo de gravedad, de 0,33 g, sus músculos no se deterioraban por completo aunque las fibras musculares de los roedores cambiaban su composición. Y a 0,67 g no exhibían deterioro muscular, pérdida de fuerza o cambio en las fibras musculares.
Aunque los resultados quizá no sean aplicables directamente a los humanos, sí son al menos una señal de advertencia de que los niveles de gravedad en la luna y en Marte probablemente no sean suficientes para prevenir la atrofia en los astronautas a lo largo de largos períodos de tiempo ya que están por debajo del umbral de 0,67 g. Específicamente, en la luna la gravedad es de aproximadamente 0,17 g, y de 0,38 g en Marte.
Cuánto necesitamos los humanos
Lo interesante es que el estudio de Ploutz-Snyder, que expuso a humanos a breves períodos de microgravedad utilizando vuelos parabólicos, identificó un umbral similar, de entre 0,5 g a 0,75 g. Con más estudios y trabajos de investigación se podría determinar si se trata de una coincidencia, o si indica que el umbral de 0,67 g se aplica a los humanos. Pero ella cree que se trata de un punto de partida sólido para futuros estudios.
“Hay que empezar por algo, y este es un paso interesante”, afirmó.
Shelhamer está de acuerdo. “Antes de ver este estudio habría dicho que no sabemos nadan sobre cuánta exposición a la gravedad se requiere para frenar o desacelerar el deterioro que se da cuando envías personas al espacio”, dijo. “De modo que este trabajo por cierto ayuda a definirlo”.
Ambos expertos dijeron que entender este umbral ayudará a la ciencia a saber si los niveles de gravedad que hay en la luna y en Marte serían suficientes como para mantener sanos a los astronautas. Es un aspecto esencial ya que la NASA espera eventualmente establecer una base lunar con el programa Artemis, y enviar humanos al planeta rojo.
“No tenemos idea de la sexta parte de la gravedad terrestre que tiene la luna, o las tres octavas partes de gravedad terrestre que hay en Marte bastarían para frenar el deterioro de huesos, músculos, y demás”, explicó Shelhamer. “Realmente esperamos que sea suficiente. De otro modo, al planificar misiones más largas habrá que llevar equipamiento para que puedan ejercitar los músculos”.
Además, entender este umbral ayudaría a la ciencia a determinar qué niveles de gravedad artificial serían los más útiles y eficientes en los vuelos espaciales de larga duración, y si la NASA puede reducir las contramedidas de ejercicio para los astronautas expuestos a determinado nivel de microgravedad, ya sea natural o artificial, según explicó Ploutz-Snyder.
Ella espera que en estudios futuros no solo pueda validarse y refinarse el umbral de 0,67 g para humanos, sino investigar también de qué manera difiere el umbral para el deterioro de los huesos, de qué modo cambia el ejercicio este umbral, y qué implicancias prácticas surgen de toda esa información. Ese trabajo nos llevaría más cerca de poder establecer presencia humana sostenible en la luna, en Marte y otros lugares en el espacio.
