宇航员肌肉萎缩:为什么?研究怎么说?

肌肉 2周前 (10-18) 9次浏览

宇航员肌肉萎缩是为什么?研究怎么说?大多数机器不会随着使用而改进。老旧的皮卡不会因为开得快而逐渐变成法拉利,袖珍计算器也不会因为运算大量的数字而变成超级计算机。

人体则不同。举重运动员都知道,人越是使用肌肉,就越是强壮。而未被使用的肌肉不会一直保存下来,忽视会导致它们被浪费掉,或者萎缩。

宇航员肌肉萎缩:为什么?研究怎么说?

这是一种了不起的反应,科学家们并不完全理解。不知何故,肌肉细胞 "感知 "到它们被使用的情况,然后重塑自身以更好地适应任务。肌肉细胞是如何发生的?而究竟是什么运动引发了这些变化?

NASA需要知道答案。太空中的宇航员为了保持身体健康,疯狂地运动。即便如此,他们的肌肉还是会趋于衰弱。

正常情况下,人们的肌肉做了很多工作,但他们几乎没有意识到--举起他们的身体,保持姿势对抗重力。在太空中,这种持续的肌肉工作被取消了。加州大学欧文分校生理学和生物物理学系教授肯尼斯-鲍德温解释说:"有萎缩的危险。

在美国宇航局的支持下,鲍德温正在研究肌肉的内部运作,并探寻根本的奥秘。为什么锻炼会有效果?

美国宇航局对等距练习特别感兴趣--即宇航员用力推着固定表面的不移动练习。不动练习可以使用简单轻便的设备,发射成本较低,在任务中也不容易损坏。但它们有效吗?

为了找出答案,鲍德温的小组通过用无痛的电刺激激活啮齿动物的腿部肌肉,给实验室的老鼠进行了锻炼。他们测试了三种类型的运动:肌肉收缩、肌肉延长和等长运动,其中肌肉施加一个力,同时保持相同的长度。想象一下做俯卧撑:肌肉收缩发生在俯卧撑的 "上 "的部分,肌肉拉长发生在 "下 "的部分,而等长则是在中途保持俯卧撑的时候)。

在课程结束后,科学家们进行了测试,看看老鼠的肌肉如何反应。"我们发现,"鲍德温说,"在12次会议之后,所有三种类型的锻炼都倾向于提供大约相同数量的肌肉增长,"即使是不涉及运动的等距运动。

这不是什么新鲜事。其他科学家之前也得出了同样的结论。但鲍德温的小组将他们的分析更进一步。

除了测量整体的肌肉质量--老鼠有多 "嫩"?--他们还测量了肌肉细胞内收缩蛋白的数量。收缩蛋白是导致肌肉收缩的原因。它们赋予肌肉力量。

令他们惊讶的是,鲍德温的团队发现,虽然等距运动确实防止了腿部肌肉的枯萎,但他们并没有阻止这些肌肉中收缩蛋白数量的下降。肌肉实际上是在分子水平上退化。

没有人知道为什么会这样,但有一点似乎很清楚:等距运动可能不是维持宇航员肌肉的最佳方式。鲍德温计划利用美国宇航局刚刚更新的资金进一步调查。

一种更非传统的可能性是,宇航员可以通过服用药片来避免肌肉萎缩。抗萎缩药丸现在只是推测,鲍德温说,但有理由相信它们可能是可能的。这是因为当肌肉萎缩时,肌肉并不只是被动地枯萎--它在主动地自我分解!

肌肉细胞内复杂的酶网络将肌肉蛋白质逐个分子分解。"为了切碎这些蛋白质,你会消耗大量的能量,"鲍德温指出。如果科学家们能够准确地找到这个网络中的一个关键 "关键 "酶,他们也许就能设计出一种药物来阻止它的作用,从而减缓肌肉的分解。

在每个人的肌肉中,这种肌肉蛋白的主动分解一直在进行,新蛋白的不断组装也在进行。肌肉是增长、缩小,还是保持同样的大小,取决于这些破坏和构建速度之间的平衡,有点像浴缸里的水位,既要装满,又要放掉。

鲍德温正在研究这种平衡中 "建设 "一半背后的机制。特别是,他的小组正在关注一种叫做胰岛素样生长因子1(IGF-1)的激素。肌肉会在剧烈运动时产生IGF-1,这种激素又会激活肌肉细胞中的酶,使细胞生长。事实上,鲍德温发现,大鼠肌肉中IGF-1的水平在运动后就会升高。

"有些人认为,是机械压力将(IGF-1的)基因打开了,但我们确实还不了解这个过程。我们知道的是,IGF-1会引发肌肉生长,"鲍德温解释说。

IGF-1的补充剂是否可以用来确保宇航员肌肉蛋白质的构建与蛋白质的破坏同步?鲍德温说,他们正在考虑这个想法,并且已经在讨论可能做到这一点的方法。

如果他们成功了,对不仅仅是宇航员来说,这将是一个好消息。毕竟,我们都是那个不可思议的、自我适应的机器的主人,这个机器叫做人体。


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