ระบบภูมิคุ้มกันมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อแรงโน้มถ่วงที่เปลี่ยนแปลง?

ตอนนี้บทความที่ตีพิมพ์ในวารสารActa Astronauticaตรวจสอบผลกระทบต่อระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์จากสภาวะไร้น้ำหนักที่เกิดจากการบินพาราโบลา หลังจากการสัมผัสกับแรงโน้มถ่วงที่เปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาสั้น ๆ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในความสามารถในการป้องกันของเซลล์เม็ดเลือดในอาสาสมัครที่เข้าร่วมการศึกษา นอกจากนี้ การศึกษาไม่พบหลักฐานของกระบวนการรวมตัวในเม็ดเลือดแดง ซึ่งเป็นเซลล์ที่ขนส่ง O 2และ CO 2ไปยังระบบหัวใจและหลอดเลือด หลังการบินพาราโบลา การศึกษานี้ได้รับการประสานงานโดย Ginés Viscor ศาสตราจารย์ภาควิชาชีววิทยาเซลล์ สรีรวิทยาและภูมิคุ้มกันวิทยาของคณะชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยบาร์เซโลนา และรวมถึงการมีส่วนร่วมของผู้เชี่ยวชาญ Jordi Petriz จาก Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP) ) และ Antoni Pérez-Poch จาก Technical University of Catalonia-BarcelonaTech (UPC) และ Institute of Space Studies of Catalonia (IEEC) รวมถึงผู้เขียนคนอื่นๆ ผู้เขียนคนแรกของการศึกษาคือนักวิจัย Abril Gorgori-González (UB) ขึ้นอยู่กับการสนับสนุนจากบริการทางการแพทย์ของสำนักงานความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสิ่งแวดล้อม (OSSMA) ของ UB, Aeroclub Barcelona-Sabadell และบริษัท Thermo Fisher Scientific เที่ยวบินพาราโบลา: ห้องปฏิบัติการแรงโน้มถ่วงจำลอง การเดินทางในอวกาศเป็นสถานการณ์ในอุดมคติเพื่อศึกษาผลกระทบของสภาวะไร้น้ำหนักต่อร่างกายมนุษย์ การเดินทางเหล่านี้ทำให้สามารถศึกษาผลที่ตามมาของการสัมผัสกับสภาวะไร้น้ำหนักในระยะยาวของนักบินอวกาศหลายคนได้พร้อมๆ กัน แต่การเดินทางเหล่านี้ต้องใช้ต้นทุนสูงทั้งในด้านเวลา เงินทุน และโครงสร้างพื้นฐาน โดยไม่ต้องออกจากชั้นบรรยากาศของโลก ยังสามารถจำลองสภาพแรงโน้มถ่วงจำลองบนแพลตฟอร์มต่างๆ ตัวอย่างเช่น ผ่านการบินพาราโบลาในเครื่องบิน ซึ่งทำให้สามารถศึกษาผลกระทบของสภาวะไร้น้ำหนักที่เปลี่ยนแปลงได้ในระยะสั้น แม้จะเป็นเวลาไม่กี่วินาทีก็ตาม ด้วยต้นทุนที่ไม่แพง "แพลตฟอร์มประดิษฐ์ เช่น การบินพาราโบลาในเครื่องบินให้ผลลัพธ์ที่มีค่าแต่มีข้อจำกัดมากกว่า เนื่องจากอนุญาตให้ศึกษาผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่เปลี่ยนแปลงได้ในระยะสั้นเท่านั้น (วินาทีหรือนาที) ดังนั้น โปรไฟล์ของการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาที่สามารถสร้างขึ้นใหม่ด้วย การบินพาราโบลาเป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทันทีและชั่วคราวซึ่งสภาวะไร้น้ำหนักก่อตัวขึ้นในร่างกายมนุษย์" Ginés Viscor หัวหน้ากลุ่ม Adaptive Physiology Group: Exercise, Hypoxia and Health at the UB กล่าว ส่วนหนึ่งของการศึกษานี้ ทำการบินพาราโบลาเป็นเวลา 20 นาทีด้วยเครื่องบิน Mudry CAP10 ซึ่งเป็นเครื่องบินฝึกแอโรบิก 2 ที่นั่ง ในระหว่างที่มีการแสดงพาราโบลา 15 พาราโบลา Antoni Pérez-Poch นักวิจัยจากภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ของ UPC และอาจารย์กล่าวว่า "พาราโบลาแต่ละอันอนุญาตให้มีช่วงของสภาวะไร้น้ำหนักได้ประมาณ 8 วินาที ซึ่งตามด้วยช่วงของสภาวะแรงโน้มถ่วงสูงประมาณ 2 วินาที" ของ School of Engineering of Barcelona East (EEBE) ของ UPC และ IEEC เที่ยวบินพาราโบลาเหล่านี้ด้วยเครื่องบินแอโรบิก ซึ่งเป็นวิธีการบุกเบิกของโลกที่พัฒนาขึ้นในแคว้นกาตาลุญญา ดำเนินการโดย Aeroclub Barcelona-Sabadell และเป็นผลมาจากการวิจัยด้านการบินที่ดำเนินการร่วมกับ UPC "เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้มีอัตราส่วนของเวลาที่ดีในสภาวะไร้น้ำหนักเมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา ซึ่งดีมากเมื่อเทียบกับการใช้เครื่องบินจำนวนมาก แม้ว่าจะมีข้อจำกัดบางประการ (ด้านลอจิสติกส์และพื้นที่) ในกรณีของเที่ยวบินพาราโบลา ด้วยเครื่องบินที่ใหญ่ขึ้น การดำเนินการที่มีราคาแพงกว่าซึ่งใช้มาตั้งแต่เริ่มต้นการแข่งขันในอวกาศโดยหน่วยงานต่างๆ เช่น NASA หรือ ESA (European Space Agency) สามารถทำได้ถึง 25 วินาทีต่อพาราโบลา" Pérez-Poch กล่าว การทำงานของภูมิคุ้มกันภายใต้ความกดดัน ผลกระทบทันทีของสภาวะไร้น้ำหนักต่อระบบเลือดนั้นมาจากการกระจายปริมาณเลือด การไหลเวียนของเลือด และของเหลวในร่างกายไปยังร่างกายส่วนบน Ginés Viscor กล่าวว่า "การปรับตัวของหัวใจและหลอดเลือดประกอบด้วยการตอบสนองของหัวใจและหลอดเลือดที่เปลี่ยนแปลง ทำให้เกิดความผิดปกติในการวางตัวและความสมดุลของร่างกาย การตอบสนองต่อความเครียดที่มีพยาธิสภาพไม่ดี การทำงานของหัวใจลดลง ระบบทางสรีรวิทยาที่เปราะบางที่สุดระบบหนึ่งต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมคือระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งอธิบายได้จากความเป็นพลาสติกและการตอบสนองต่อความไม่สมดุลภายในและภายนอก ในเอกสารทางวิทยาศาสตร์ ยังไม่มีผลสรุปเกี่ยวกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกันต่อการสัมผัสระยะสั้นในเที่ยวบินที่มีแรงโน้มถ่วงเปลี่ยนแปลง และในบางกรณี ข้อสรุปยังขัดแย้งกันด้วยซ้ำ ในการศึกษานี้ ทีมงานได้วิเคราะห์การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อการสัมผัสกับสภาวะไร้น้ำหนักในระยะสั้น โดยพิจารณาจากพารามิเตอร์หลายตัว ได้แก่ จำนวนเม็ดเลือดแดงและเม็ดเลือดขาว ความเข้มข้นของฮีโมโกลบิน ความสามารถในการทำลายเซลล์ และการเผาผลาญออกซิเดชั่น "ผลการวิจัยพบว่าตัวอย่างเลือดของมนุษย์สัมผัสกับสภาวะแรงโน้มถ่วงที่เปลี่ยนแปลงในการบินพาราโบลาไม่เกี่ยวข้องกับผลกระทบเชิงลบที่เกี่ยวข้องกับตัวอย่างที่ถูกทิ้งไว้ในแนวขนานกับพื้นในระหว่างการศึกษาทดลอง นอกจากนี้ยังไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในจำนวนเซลล์เม็ดเลือดส่วนปลาย Jordi Petriz (IGTP) กล่าว Abril Gorgori-González (UB) นักวิจัยกล่าวว่า "ยกเว้น monocytes ซึ่งเป็นเม็ดเลือดขาวชนิดหนึ่ง "สมมุติฐาน หากมีการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของเม็ดเลือดขาวเมื่อสัมผัสกับแรงโน้มถ่วงที่เปลี่ยนแปลง การทำงานของภูมิคุ้มกันและการป้องกันการติดเชื้อจากภายนอกหรือกระบวนการของเนื้องอกก็จะถูกทำลายไปด้วย" ทีมงานได้ใช้เทคนิคโฟลไซโตเมทรีด้วยการเน้นเสียงด้วยการจัดการตัวอย่างเลือดของอาสาสมัครเพียงเล็กน้อย ตามที่ผู้เขียน ข้อจำกัดตัวอย่างทั่วไปของการศึกษาการบินกายกรรม - ด้วยข้อจำกัดด้านลอจิสติกส์ - ไม่อนุญาตให้มีการสรุปผลทั่วไป ดังนั้น เป้าหมายในตอนนี้คือการวิจัยระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ต่อไปด้วยแพลตฟอร์มจำลองภาวะไร้น้ำหนักอื่นๆ เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา หลีกเลี่ยงภาวะแทรกซ้อน และคาดการณ์สถานการณ์เสี่ยง คำเตือนนักท่องเที่ยวอวกาศ การท่องเที่ยวในอวกาศเป็นกิจกรรมที่น่าสนใจทางเศรษฐกิจอย่างยิ่งสำหรับภาคธุรกิจบางประเภท อย่างไรก็ตาม ข้อแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่งระหว่างนักท่องเที่ยวในอวกาศและนักบินอวกาศคือการเตรียมตัวทางร่างกายและจิตใจก่อนการเดินทาง "แรงโน้มถ่วงที่เปลี่ยนแปลงหรือการขาดแรงโน้มถ่วงอย่างต่อเนื่องเป็นหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างในสภาพแวดล้อมที่นักเดินทางในอวกาศเหล่านี้ต้องเผชิญ ร่างกายมนุษย์มีวิวัฒนาการภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงของโลกและไม่ได้รับการปรับให้เข้ากับการไม่มีแรงดึงดูดนี้ ในการเดินทางในอวกาศ "ผู้เชี่ยวชาญเตือน "นอกจากนี้ยังมีการอธิบายถึงปัญหาเมแทบอลิซึมในระยะยาว โรคกระดูกพรุนและจักษุวิทยา แม้ว่าผลกระทบของการเดินทางในอวกาศต่อนักเดินทางในอวกาศที่ไม่ได้รับการฝึกฝนยังไม่ได้รับการศึกษา แต่ก็เป็นไปได้ว่าความเครียดทั้งหมดของสภาพแวดล้อมทางกายภาพอาจส่งผลเสียต่อสุขภาพของนักท่องเที่ยวในอวกาศ ดังนั้น ในขณะนี้ 'การเยือนอวกาศ' จึงถูกออกแบบมาให้มีระยะเวลาสั้นๆ" ทีมงานสรุป