Bağışıklık sistemi değişen yerçekimine nasıl tepki verir?

Uzay yolculuğu, değişen yerçekiminin yeni koşullarının biyolojik sistemler üzerindeki etkileriyle her zaman insan vücudunu test etmiştir. Mikro yerçekimine sürekli maruz kalmanın insan fizyolojisini etkilediği ve kas, duyusal, endokrin ve kardiyovasküler fonksiyonları tehlikeye atan etkilere neden olduğu uzun zamandır bilinmektedir. Ancak kısa süreler için değişen yerçekimine maruz kalmak da riskli midir?

Şimdi, dergide yayınlanan bir makale Acta Astronautica parabolik bir uçuş tarafından üretilen mikro yerçekiminin insan bağışıklık sistemi üzerindeki etkilerini inceler. Değişen yerçekimine kısa bir süre maruz kaldıktan sonra, çalışmaya katılan gönüllülerde kan hücrelerinin savunma kapasitesinde önemli bir değişiklik olmadı. Ek olarak, çalışma eritrositlerde – O2 taşıyan hücrelerde – toplanma süreçlerine dair hiçbir kanıt bulamadı.₂ ve CO₂ kardiyovasküler sisteme – parabolik uçuştan sonra.

Çalışma, UB Biyoloji Fakültesi Hücre Biyolojisi, Fizyoloji ve İmmünoloji Bölümü’nde profesör olan Ginés Viscor tarafından koordine edildi ve Alman Trias i Pujol Araştırma Enstitüsü’nden (IGTP) uzmanlar Jordi Petriz’in katılımını içeriyordu. ve diğer yazarların yanı sıra Catalonia-BarcelonaTech Teknik Üniversitesi’nden (UPC) ve Katalonya Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nden (IEEC) Antoni Pérez-Poch. Çalışmanın ilk yazarı araştırmacı Abril Gorgori-González’dir (UB).

Parabolik uçuşlar: Simüle edilmiş bir yerçekimi laboratuvarı

Uzay yolculuğu, mikro yerçekiminin insan vücudu üzerindeki etkisini incelemek için ideal bir senaryodur. Bu geziler, farklı astronotlar üzerinde uzun süreli mikro yerçekimine maruz kalmanın sonuçlarını aynı anda incelemeyi mümkün kılıyor, ancak zaman, finansman ve altyapı açısından yüksek bir maliyet gerektiriyor.

Dünya atmosferini terk etmeden, farklı platformlarda simüle edilmiş yerçekimi koşullarını simüle etmek de mümkündür. Örneğin, değişen mikro yerçekiminin etkisini kısa vadede – birkaç saniye için bile olsa – uygun bir maliyetle incelemeyi mümkün kılan uçakta parabolik uçuşlar yoluyla.

“Uçaktaki parabolik uçuşlar gibi yapay platformlar, yalnızca değişen yerçekiminin etkilerinin kısa vadede (saniyeler veya dakikalar) incelenmesine izin verdiği için değerli ancak daha sınırlı sonuçlar sağlıyor. UB’de Egzersiz, Hipoksi ve Sağlık: Uyarlanabilir Fizyoloji Grubu başkanı Ginés Viscor, “parabolik uçuşlar, mikro yerçekiminin insan vücudunda oluşturduğu ani ve geçici değişikliklerdir” diyor.

Çalışma kapsamında 2 koltuklu akrobasi eğitim uçağı Mudry CAP10 ile 20 dakikalık parabolik uçuş gerçekleştirildi ve bu uçuş sırasında 15 parabol uygulandı. UPC Bilgisayar Bilimleri Bölümü’nden araştırmacı Antoni Pérez-Poch, “Her parabol, yaklaşık sekiz saniyelik bir mikro yerçekimi süresine ulaşılmasına izin verir, bunu yaklaşık iki saniyelik hiper yerçekimi aşamaları takip eder ve önce gelir” diyor ve öğretim görevlisi UPC ve IEEC’in Doğu Barselona Mühendislik Okulu (EEBE).

Katalonya’da geliştirilen, dünyada öncü bir yöntem olan akrobasi uçağıyla yapılan bu parabolik uçuşlar, Aeroclub Barcelona-Sabadell tarafından gerçekleştirildi ve UPC ile işbirliği içinde yürütülen bir havacılık araştırmasının sonucudur.

“Bu yenilikçi teknik, bazı sınırlamalara (lojistik ve uzay) sahip olmasına rağmen, daha fazla uçak kullanımına kıyasla çok avantajlı olan bakım maliyetine kıyasla mikro yerçekiminde elde edilen iyi bir zaman oranına sahiptir. Parabolik uçuşlar söz konusu olduğunda Pérez-Poch, daha büyük bir uçakla, NASA veya ESA (Avrupa Uzay Ajansı) gibi ajanslar tarafından uzay yarışının başlangıcından beri kullanılan daha pahalı bir operasyonla, parabol başına 25 saniyeye kadar ulaşılabiliyor” diyor Pérez-Poch.

Baskı altında bağışıklık fonksiyonu

Mikro yerçekiminin kan sistemi üzerindeki ani etkileri, kan hacminin, kan akışının ve vücut sıvılarının vücudun üst kısmına yeniden dağıtılmasından kaynaklanır. Ginés Viscor, “Kardiyovasküler adaptasyonlar, vücut oryantasyonu ve dengesinde anormalliklere, ortostatik strese zayıf yanıta, azalan kardiyak fonksiyona ve egzersize yetersiz kardiyovasküler yanıta neden olan değişmiş bir kardiyovasküler yanıttan oluşur” diyor.

Çevresel koşullardaki herhangi bir değişikliğe karşı en savunmasız fizyolojik sistemlerden biri bağışıklık sistemidir ve bu, büyük esnekliği ve iç ve dış dengesizliklere karşı tepki vermesiyle açıklanır. Bilimsel literatürde, değiştirilmiş yerçekimi ile uçuşlarda kısa süreli maruz kalmaya karşı bağışıklık tepkisi konusunda hala kesin sonuçlar yoktur ve hatta bazı durumlarda sonuçlar çelişkilidir.

Bu çalışmada ekip, bağışıklık sisteminin mikro yerçekimine kısa süreli maruz kalmaya tepkisini çeşitli parametrelere dayanarak analiz etti: eritrosit ve lökosit sayıları, hemoglobin konsantrasyonu, fagositik kapasite ve oksidatif metabolizma.

“Sonuçlar, insan kan örneklerinin parabolik uçuşta değişen yerçekimi koşullarına maruz kalmasının, deneysel çalışma sırasında yerde paralel olarak bırakılan örneklerle ilgili olarak olumsuz etkiler içermediğini ortaya koyuyor. Ayrıca periferik kan hücresi sayımlarında da önemli bir değişiklik yok. ,” diyor Jordi Petriz (IGTP).

Araştırmacı Abril Gorgori-González (UB), “Bir tür lökosit olan monositler dışında, bağışıklık hücrelerinin işlevselliğinde oksidatif metabolizmaları veya fagositik kapasiteleri açısından önemli bir fark gözlemlenmedi” diyor. “Varsayımsal olarak, değişen bir yerçekimine maruz kaldıklarında lökositlerin işlevselliğinde değişiklikler olsaydı, bağışıklık işlevi ve dış enfeksiyonlara veya tümör süreçlerine karşı savunma da tehlikeye girerdi.”

Ekip, gönüllülerin kan örneklerini çok az manipüle ederek akustik odaklamalı akış sitometrisi tekniğini uyguladı. Yazarlara göre, lojistik kısıtlamalarla birlikte akrobatik uçuş çalışmalarına özgü örnek sınırlaması, genel sonuçların çıkarılmasına izin vermiyor. Bu nedenle, şimdi amaç, fizyolojik değişiklikleri incelemek, komplikasyonları önlemek ve riskli durumları tahmin etmek için diğer mikro yerçekimi simülasyon platformları ile insan bağışıklık sistemi üzerine araştırmalara devam etmektir.

Uzay turisti uyarısı

Uzay turizmi, bazı iş sektörleri için büyük ekonomik çıkar sağlayan bir faaliyettir. Ancak uzay turistleri ile astronotlar arasındaki temel farklardan biri yolculuk öncesi fiziksel ve psikolojik hazırlıktır.

“Değişen yerçekimi veya sürekli yerçekimi eksikliği, bu uzay yolcularının çevrede karşılaştıkları birkaç değişiklikten biridir. İnsan vücudu, Dünya’nın yerçekimi koşulları altında gelişmiştir ve bu çekici kuvvetin yokluğuna uyum sağlamamıştır. Uzay yolculuğunda, Uzmanlar, iyonlaştırıcı radyasyon, sürekli gürültü, izolasyon, hapsedilme, sirkadiyen ritimlerin tamamen bozulması ve atmosfere dönüş sırasında aşırı sıcaklıklara kısa süre maruz kalma gibi diğer faktörlerin de dikkate alınması gerektiği konusunda uyarıyor.

“Uzun vadeli metabolik, osteoporoz ve oftalmolojik problemler de anlatıldı. Uzay yolculuğunun eğitimsiz uzay yolcuları üzerindeki etkisi araştırılmamış olsa da, fiziksel çevrenin tüm stresörlerinin uzay turistlerinin sağlığını olumsuz etkilemesi olası. Bu nedenle, şimdilik, ‘dış uzay ziyaretleri’ kısa süreli olacak şekilde tasarlandı.”