רועדים עד לעצמות (אוסטאופורוזיס)

מחקר במימון נאסא בודק טיפול חדש העשוי להתמודד עם דלדול העצם שחווים אסטרונאוטים בחלל

לצפייה במקור לחצו כאן

המנטרה השגורה בעולם הכושר, לפיה שריר שלא מפעילים, מתנוון, נכונה לא רק כאן על הקרקע, אלא גם בחלל, ואפילו יותר. עצמותיהם ושריריהם של האסטרונאוטים בחלל, שאינם צריכים להתמודד עם כוח הכבידה, נמצאים בסכנת דלדול והיחלשות. השרירים מדלדלים במהירות יחסית, ואילו העצמות מאבדות מסה במהלך חשיפות ממושכות להיעדר משקל.

דלדול השרירים מצריך התעמלות – והרבה. אסטרונאוטים בחלל מקדישים כשעתיים ביום לתרגילי כושר בעזרת מכשירים והתקנים מיוחדים המבוססים על קפיצים, רתמות ורצועות המספקים לשרירים התנגדות ומחקים את התנגדות משקל הגוף והכבידה.

לצערנו, צעדים ושיטות אלה לא הצליחו לפתור את בעיית דלדול השרירים והעצמות. הסוגיה בעינה עומדת – הן עבור האסטרונאוטים והן עבור החוקרים!

הרזיה

בתמונה: בחירה נכונה של סוג וכמות ההתעמלות היא המפתח לשמירה על השרירים ועל הכושר הגופני בחלל. עם זאת, כל סוגי האימון שאותם ניסו האסטרונאוטים עד היום לא הצליחו לפתור את בעית דלדול השרירים והעצמות. (התמונה באדיבות מרכז החלל ג'ונסון)

אך היום נראה כי אולי נמצא פתרון – לפחות לבעיית דלדול העצמות. מדענים שערכו מחקרים במימון נאסא אומרים שנראה כי האסטרונאוטים יוכלו למנוע את איבוד העצם בעזרת עמידה על פלטה רוטטת במשך 10-20 דקות ביום. האסטרונאוטים ייקשרו לפלטפורמה באמצעות רצועות אלסטיות ויוכלו לעבוד על משימות אחרות בשעה שגופם רוטט.
לדבריהם, אותו טיפול עשוי להימצא כיעיל גם עבור כל אותם מיליוני אנשים הסובלים מאיבוד העצם המכונה אוסטאופורוזיס, כאן, על כדור הארץ.

"מדובר ברעידות קלות בלבד", מסביר סטפן ג'ודקס, מרצה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת סטוני בריק בניו-יורק, שלקח חלק במחקר. הפלטה רוטטת ב-90 הרץ (1 הרץ = סיבוב בשנייה), כשכל תנודה קצרה יוצרת האצה הזהה לשליש מכוח הכבידה של כדור הארץ. "אם נוגעים בפלטה עם האצבע אפשר להרגיש רעידה קלה ביותר", הוא מוסיף. אם מתבוננים בפלטה, לא רואים את הרעידה כלל".

הרעידות אמנם קלות אך נמצא כי יש להן השפעה משמעותית על איבוד העצם בחיות מעבדה כמו תרנגולי הודו, כבשים וחולדות.

מכשיר רטט

בתמונה: פלטות רטט כדוגמת זו שבתמונה שימשו במחקרים על איבוד עצם עם בעלי חיים כמו תרנגולי הודו, כבשים וחולדות. עם תרנגול ההודו יושב החוקר ד"ר קלינטון רובין. במקור ליווה הצילום כתבה בנושא במגזין נשיונל גאוגרפיק.

באחד המחקרים (שפורסם ב-The FASEB Journal באוקטובר 2001) הייתה קבוצה אחת של חולדות שנמנעה מהן הנחת משקל על רגליהן במשך כל היממה, למעט 10 דקות בלבד של טיפול ברטט, אשר עודד שיעורי היווצרות עצם כמעט נורמליים. לקבוצה נוספת של חולדות במחקר לא התאפשרה הנחת משקל על רגליהן האחוריות במשך כל היום, ואצלן נמצאה פגיעה חמורה בשיעורי היווצרות העצם – ירידה של 92%. קבוצה אחרונה של חולדות בילו 10 דקות ביום כשהן נושאות את משקל גופן, אך ללא הרטט, ואצלן עדיין נראתה ירידה בהיווצרות העצם – 61% פחות.

תוצאות המחקר הראו שהטיפול ברטט עזר לשמור על שיעורי יצירת עצם נורמליים, בשעה שסתם נשיאת משקל לא עשתה זאת.
קלינטון רובין, פרופסור להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת סטוני ברוק וחוקר ראשי במחקר מקפיד לומר שמחקרים נוספים נחוצים בטרם יוכלו המדענים להיות משוכנעים שהטיפול ברטט מועיל גם לבני אדם. "בעלי חיים שונים מבני אדם", הוא מסביר. ואפילו בין בני האדם יש הבדלים שונים וחשובים, כמו תזונה ומטען גנטי. מה שעובד ביעילות עבור נשים לאחר מנופאוזה (הנוטות לסבול מאוסטאופורוזיס) לא בהכרח יעבוד עבור אסטרונאוטים בחלל.

בניסוי קליני שלב I/II בטיפול ברטט יישמו החוקרים את הטיפול על 60 נשים לאחר מנופאוזה. עוד מתוכננים לעתיד מחקרים עם נערות בעלות צפיפות עצם נמוכה במיוחד ועם ילדים הלוקים בשיתוק מוחין.

"התוצאות המוקדמות מהמחקר עם נשים לאחר מנופאוזה מעודדות מאוד – אך כאמור, הן תוצאות מוקדמות בלבד. כדי לקבוע את מידת היעילות יידרשו לנו מחקרים קליניים בהיקף גדול יותר, שיימשכו לאורך זמן רב יותר", אומר רובין.

ניסוי קליני "שלב III" נרחב יותר מתארגן בימים אלה, והוא יספק ראיות חותכות יותר באשר ליעילות הטיפול עבור האוכלוסיה הכללית של הסובלים מאוסטאופורוזיס.

אימון רטט

בתמונה: העצמות העיקריות הנושאות משקל – מודגשות באיור בסגול –הן גם הראשונות הנוטות לסבול מהיחלשות בזמן שהייה בחלל.

לשאלה האם אסטרונאוטים אכן יוכלו לצאת נשכרים מפעילות על פלטת הרטט יהיה מענה מעמיק ומלא רק אם יתבצעו הניסויים גם בחלל, מוסיף רובין. כבר הוגשה הצעה למבדקים כאלה, אך טרם נקבע לוח זמנים.

רובין מקווה שניסויים נוספים יענו לא רק על השאלה האם הטיפול ברטט עובד, אלא גם כיצד הוא עובד. יש בכך משום תעלומה כרגע כיוון שהטיפול אינו "מתיישב" היטב עם הדעה הרווחת. נכון להיום, רוב חוקרי העצם סבורים שהלחצים המופעלים על העצמות בזמן נשיאת משקל או בזמן של מאמץ פיסי עצמתי מאותתים לתאים בוני העצם – באמצעות טריגר כימי לא ידוע כלשהו – לחזק את העצמות. על פי חשיבה זו, המזור לאיבוד עצם בחלל אמור להיות תרגילים המחקים את העומסים המופעלים על השרירים ועל השלד שלנו במהלך פעילויות היומיום שלנו כאן, על כדור הארץ.

לרוע המזל, בהיעדר כוח הכבידה נהיה קשה מאוד, אם לא בלתי אפשרי, לחקות את העומסים המופעלים על השרירים והעצמות שלנו בכדור הארץ. משטר האימונים שהאסטרונאוטים מבצעים בחלל התגלה כיעיל במידה מסוימת, אך אין בו די כדי להגן על האסטרונאוטים השוהים בחלל לאורך זמן מפני פגיעות או שברי עצמות כשהם נחשפים מחדש לכוח הכבידה – בין אם כאן על כדור הארץ ובין אם בפלנטה אחרת.

לדברי רובין ייתכן שמה שמאותת לעצבים על הצורך לבנות עצם איננו מעט עומסים גדולים המופעלים על השלד, אלא דווקא הרבה רעידות קטנות בתדר גבוה המופעלות על העצם באמצעות כיווצי שרירים במהלך פעילויות שגרתיות כמו עמידה או הליכה.

נראה אמנם כי השרירים נמתחים באופן מתמיד ועקבי כשהם מתכווצים – כמו המתיחה של קפיץ, אך האמת היא שכיווצי שרירים הם למעשה פעולה מורכבת יותר. תאי שרירים בודדים ברוב שרירי השלד אינם יכולים לספק מתיחה מתמשכת, הם מסוגלים רק להחיל כיווצים קטנטנים, מעין עוויתות (twitch) קטנות ומהירות. כדי ליצור מתיחה מתמשכת ועקבית מפעיל המוח קבוצות של תאי שריר בתוך השריר (המכונות "יחידות מוטוריות") בתבנית מהירה החוזרת על עצמה.

רטט כלל גופי

בתמונה: פנים העצמות אינו עשוי חומר אחיד ומוצק לגמרי. תחת זאת הוא מורכב מרשת של סיבי מינרלים המכונים "טרבקולה", ותאים. הטרבקולה מספקים קשיחות מבנית ובה בעת מקטינים את משקל העצם, כמו התמוכות הרוחביות בעגורן או שלט גבוה. תמונה באדיבות NASA Quest

אפשר להרגיש את תבניות הכיווצים הכמעט בלתי מורגשות הללו כשמבצעים סקוואט ומניחים את כפות הידיים על הירכיים – הרעידות הקלות של שרירי הירכיים הן למעשה רצפי הכיווצים של היחידות המוטוריות של השרירים. תדירות הכיווצים נעה בין 10 ל-100 הרץ. לצורך השוואה, בניסוי עם החולדות השתמשו ברעידות בתדר 90 הרץ, ואילו בניסויים עם בני אדם השתמשו ברעידות של 30 הרץ.

"ההשערה שלנו היא שהגורם המרכזי המסדיר את מסת העצם והמורפולוגיה שלה הם למעשה הגירויים המכניים הנובעים מכיווצי השרירים",אומר רובין. "לכן, מה שמספק את הגירוי העיקרי לבניית והתחדשות העצם יהיה למעשה הרבה מאוד עוויתות קטנטנות במקום תנועות אינטנסיביות וגדולות".

"ההתעמלות בחלל עשויה אמנם לחולל כמה מהאותות הללו, אבל אנחנו סבורים שהמיקרו-גרביטציה מבטלת בסופו של דבר את ההשפעה של האותות הללו במהלך רוב שעות היממה בחלל, כאשר הפעילות היציבתית יורדת מאוד בהשוואה למה שקורה על כדור הארץ. לדבריו "הטיפול ברטט מחולל אותות הרבה יותר גדלים בטווח תדר זה, ואנחנו סבורים שעשר דקות ביום של אותות בתדר גבוה יותר יספיקו כדי לספק אות שיעזור לתחזק את העצם".

בתמונה: כאשר האסטרונאוטים של העתיד ישובו לכדור הארץ אחרי מסעות ממושכים למאדים ובחזרה – במקומות שבהם עצמת הכבידה מופחתת או שאיננה קיימת – הם יזדקקו לעצמות חזקות כדי לשוב ולצעוד בפלנטת הבית שלהם. הטיפול ברטט עשוי להיות המפתח לפתרון. (ציור של פאט רואולינג)
"יש בכך תפנית של ממש מהתיאוריות המקובלות על האופן שבו אותות מכניים שולטים בעצם, ואין ספק שהנושא החדש עדיין שנוי במחלוקת, אומר רובין.
עם זאת, ייתכן שיש כאן קצה חוט. באופן לא צפוי ושנוי במחלוקת, נראה כי רטט טוב עשוי להיות המפתח לעצמות בריאות על כדור הארץ ומחוצה לו.

דילוג לתוכן