Missões futuras para a Lua e Marte devem enfrentar muitos desafios, incluindo a prevenção da perda de tecido ósseo e muscular em astronautas. A pesquisa sobre a Estação Espacial Internacional está ajudando a enfrentar esse desafio.
Sem a gravidade da Terra, tanto a atrofia óssea e muscular, ou tornar-se menor e mais fraco. No início, os cientistas perceberam que o exercício é uma parte crítica da manutenção de ossos e músculos saudáveis no espaço, assim como na Terra. De bandas elásticas simples em missões iniciais, o hardware de exercícios tornou-se cada vez mais avançado. O equipamento atual inclui o sistema de levantamento de peso Advanced Resistative Exercise Device (ARED), uma segunda geração de esteira de ciclismo chamada T2, e o Ciclo Ergômetro.
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Instalada em 2008, a ARED usa um sistema de pistão e volante para fornecer carga que essencialmente imita o levantamento de peso na ausência de peso. Uma investigação atual da ESA (Agência Espacial Europeia), a ARED Kinematics analisa o efeito desse tipo de exercício no corpo em microgravidade para ajudar a determinar os melhores programas de treino antes, durante e após o voo espacial. Os resultados mostraram que o treinamento de exercícios de pré-voo melhora o desempenho de um indivíduo enquanto na estação espacial, assim como o treinamento de pré-temporada ajuda os atletas mais tarde1.
De 2001 a 2011, os membros da tripulação usaram o Dispositivo de Exercício Resistivo Provisório (IRED), que poderia ser configurado para pelo menos 18 exercícios diferentes usando músculos superiores e inferiores do corpo com até 300 libras de força resistiva. Uma avaliação retrospectiva mostrou alguma correlação entre a força de pré-voo e as mudanças pós-voo, e a análise sugeriu que um dispositivo de resistência que fornece cargas mais altas e prescrições melhoradas de exercícios poderia fornecer maiores benefícios.2
O CEVIS, instalado em 2001 e atualizado em 2023, usa atrito e resistência e é controlado por computador para manter uma carga de trabalho precisa. O sistema exibe parâmetros como velocidade de ciclismo, freqência cardíaca, tempo decorrido e detalhes de prescrição de exercícios. Um estudo usando os dados coletados pelo CEVIS concluiu que até 17% dos astronautas poderiam experimentar perda de desempenho muscular, saúde óssea e aptidão cardiorrespiratória se outras missões futuras continuarem a usar contramedidas de exercícios atuais. Os pesquisadores observam que isso precisa
O equipamento apropriado é importante, mas assim é a maneira como é usado. Os regimes de exercícios físicos iniciais incluíram correr em uma esteira em baixa velocidade e realizar exercícios de resistência em baixas cargas por longos períodos de tempo. Apesar de gastar até 10 horas por semana de exercício, os astronautas continuaram a perder massa muscular e densidade óssea. Evidências crescentes mostraram que exercícios de alta intensidade e baixo volume foram mais eficazes na manutenção da aptidão na Terra. Os limites de resistência e treinamento aeróbico (Sprint) comparados aos resultados
Uma investigação chamada VO2max documentou mudanças na captação máxima de oxigênio, que é considerada uma medida padrão da capacidade de trabalho aeróbica e física de uma pessoa. O voo espacial de longa duração causou uma diminuição significativa na captação máxima de oxigênio e na capacidade de exercício aeróbico.5 Esses resultados têm implicações importantes para futuras missões espaciais de longa duração, aumentando a evidência de que as contramedidas atuais podem não ser adequadas.
Uma investigação da ESA (Agência Espacial Europeia), analisou mudanças moleculares no músculo esquelético antes e depois do voo espacial e identificou um produto enzimático que poderia ser usado como um possível indicador de saúde muscular. Os resultados sugerem que os protocolos de exercício atuais são eficazes na prevenção do descondicionamento muscular e apoiam melhorias nas contramedidas para proteger a saúde e o desempenho da tripulação em futuras missões de exploração do espaço profundo.6
Além disso, os regimes atuais provavelmente não podem transferir diretamente para missões de exploração mais longas devido a restrições de espaço, questões ambientais, como a remoção de calor e umidade, manutenção e reparo do dispositivo e os desafios de encontrar tempo para o exercício e evitar interferência com o trabalho de outros membros da tripulação.
As missões planejadas para explorar a Lua e o espaço profundo podem durar até três anos. A pesquisa continua a se concentrar na combinação de dieta, exercícios e medicamentos que poderiam manter os astronautas saudáveis durante o voo espacial, quando pisam na Lua ou em Marte e quando retornam à Terra. Porque o envelhecimento, os estilos de vida sedentários e as doenças causam perda óssea e muscular na Terra, essa pesquisa também pode beneficiar as pessoas no solo.
Melissa GaskillInternational Space Station Research Communications Centro Espacial Johnson da NASA
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Citações:
1 Lambrecht G, Petersen N, Weerts G, Pruett CJ, Evetts SN, et al. O papel da fisioterapia na estratégia da Agência Espacial Europeia para a preparação e recondicionamento de astronautas antes e depois do voo espacial de longa duração. Ciência e Prática Musculosquelética. 2017 Janeiro; 27 Suppl 1S15-S22. DOI: 10.1016/j.math.2016.10.009
2 English KL, Lee SM, Loehr JA, Ploutz-Snyder RJ, Ploutz-Snyder LL. Mudanças de força isocinética após voo espacial de longa duração na ISS. Medicina Aeroespacial e Desempenho Humano. 2015 1 de dezembro; 86(12): 68-77. DOI: 10.3357/AMHP.EC09.2015.
3 Scott JM, Feiveson AH, English KL, Spector ER, Sibonga JD, et al. Efeitos das contramedidas de exercício na função multissistema em astronautas de voo espacial de longa duração. npj Microgravidade. 2023 3 de fevereiro; 9(1): 11. DOI: 10.1038/s41526-023-00256-5.
4 Inglês KL, Down ME, Goetchius EL, Buxton RE, Ryder JW, et al. Treinamento de alta intensidade durante o voo espacial: resultados do Estudo Sprint da NASA. npj Microgravidade. 2020 18 de agosto; 6(1): 21. DOI: 10.1038/s41526-020-00111-x.
5 Ade CJ, Broxterman RM, Moore Jr. AD, Barstow TJ. Diminui a absorção máxima de oxigênio após voo espacial de longa duração: Papel dos mecanismos de transporte O2 convectivos e difusivos. Journal of Applied Physiology. 2017 April; 122(4): 968-975. DOI: 10.1152/japplphysiol.00280.2016.
6 Blottner D, Moriggi M, Trautmann G, Furlan S, Bloco K, et al. Estresse nitrosativo no músculo esquelético do astronauta em voo espacial. Antioxidantes. 2024 Abril; 13(4): 432. DOI: 10.3390/antiox13040432
7 Scott JP, Weber T, DA Verde. Introdução ao Tópico de Pesquisa Fronteiras: Otimização de Contramedidas de Exercício para Voo Espacial Humano – Lições de Fisiologia Terrestre e Considerações Operacionais. Fronteiras em Fisiologia. 2019 10173. DOI: 10.3389/fphys.2019.00173.
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