Gravidade de Marte e perda muscular: estudo analisa riscos para astronautas

A NASA e a Administração Espacial Nacional da China (CNSA) tencionam enviar astronautas a Marte, possivelmente já na próxima década.

Um objetivo tão ambicioso exige, naturalmente, muito planeamento e investigação, bem como a identificação antecipada de todos os desafios possíveis e a preparação para os enfrentar. Entre essas preocupações, a saúde e a segurança dos astronautas são prioritárias.

Gravidade de Marte e saúde muscular dos astronautas

Às ameaças associadas à longa viagem - a radiação e os efeitos de períodos prolongados em microgravidade - juntam-se os desafios do próprio planeta.

Além da exposição a níveis elevados de radiação, há que ter em conta a gravidade marciana, que corresponde a cerca de 38% da gravidade terrestre. Esta diferença pode acarretar riscos para a saúde a longo prazo. Uma equipa internacional de investigadores estuda atualmente o efeito da gravidade de Marte sobre um elemento fundamental da saúde humana: o músculo esquelético.

Trata-se do tecido mais abundante do corpo humano, representando mais de 40% da massa corporal total, e é indispensável ao movimento e à saúde metabólica.

Este tecido é também particularmente sensível: uma gravidade mais baixa pode provocar perdas consideráveis de força, volume e desempenho muscular. Por isso, é importante perceber como reagirá às condições do ambiente marciano.

A equipa de investigação reuniu cientistas do Instituto de Medicina da Universidade de Tsukuba, da Organização Médica Megabanco de Tohoku, do Centro de Investigação Avançada para Inovações na Medicina de Nova Geração (INGEM), do Centro Médico Beth Israel Deaconess, do Hospital Brigham and Women's, do Centro de Utilização do Ambiente Espacial da Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA) e de várias universidades.

Os resultados do estudo foram publicados na revista Science Advances.

Experiência com ratinhos em diferentes níveis de gravidade

Na experiência, os investigadores analisaram os efeitos da gravidade reduzida no tecido muscular esquelético de 24 ratinhos enviados para o módulo experimental Kibo da JAXA.

Os animais foram colocados num dispositivo centrífugo desenvolvido pela agência japonesa, o Sistema de Investigação de Gravidade Artificial Múltipla (MARS). Durante 28 dias, foram expostos a quatro níveis de gravidade: microgravidade, 0.33 g, 0.67 g e 1 g.

Antes do lançamento, os ratinhos foram submetidos a testes no Centro Espacial Kennedy da NASA, para onde regressaram após o voo, para a recolha de amostras.

Essas amostras foram depois examinadas por cientistas do Laboratório de Metabolismo e Biologia Muscular (MMBL), no Departamento de Nutrição da Universidade de Rhode Island (URI). A professora Marie Mortreux, responsável pelo laboratório, explicou numa notícia do Rhody Today:

“Embora seja possível simular voos espaciais em seres humanos na Terra, isso é extremamente complicado e dispendioso. Temos centrífugas que podem ser usadas para expor temporariamente pessoas a determinados níveis de gravidade, mas essa exposição não é homogénea nem constante.

Usámos níveis de gravidade separados por intervalos iguais para obter uma imagem mais clara da resposta de cada sistema às diferentes doses de gravidade. O grupo de teste exposto a 0.33 g estava muito próximo da gravidade de Marte (0.38 g). As nossas conclusões relativas a esse grupo podem traduzir-se em ações que permitam a exploração de Marte.”

Depois de os ratinhos regressarem ao Centro Espacial Kennedy da NASA, Mortreux e a sua equipa analisaram o seu peso, força e movimento. A análise revelou que 0.33 g atenuou a atrofia muscular provocada pelo voo espacial, enquanto 0.67 g a preveniu por completo.

Os investigadores mediram ainda a força de preensão dos membros anteriores dos animais através de miografia por impedância elétrica (EIM). Os resultados mostraram que 0.67 g era suficiente para manter o desempenho muscular.

No conjunto, os resultados demonstraram que 0.67 g constitui um limiar crítico para atenuar a atrofia muscular causada por voos espaciais prolongados.

Uma análise do plasma sanguíneo dos ratinhos identificou também 11 metabolitos cujas alterações dependiam da gravidade. Estes poderão, assim, servir como potenciais biomarcadores para acompanhar as adaptações fisiológicas dos astronautas.

Investigação anterior e implicações para missões a Marte

Este trabalho dá continuidade a uma investigação anterior de Mortreux com a professora Mary Bouxsein, coautora do estudo, na Faculdade de Medicina de Harvard.

No início da década de 2010, Bouxsein desenvolveu o modelo terrestre de gravidade parcial em ratinhos, enquanto Mortreux criou, em Harvard, o modelo de gravidade parcial em ratos. Ambas conhecem, por isso, os efeitos dos diferentes níveis de gravidade nos tecidos musculoesqueléticos.

“Como esta missão pretendia avaliar a gravidade enquanto contínuo, estávamos numa posição ideal para verificar se os nossos resultados obtidos em terra tinham efeitos semelhantes quando se aplicava uma carga mecânica reduzida em órbita”, afirmou Mortreux.

“Trabalhar com uma equipa internacional foi desafiante e estimulante. Penso que a minha experiência de trabalho em Itália, França e nos Estados Unidos me preparou para essas colaborações de grande dimensão.”

Uma das conclusões do estudo é que as futuras missões a Marte terão de ter em conta a necessidade de reduzir a perda de músculo esquelético durante a longa viagem entre a Terra e o planeta vermelho.

Os astronautas realizam operações científicas regularmente e precisam de manter a mobilidade e a força muscular. O mesmo se aplica à sua saúde física quando regressam à Terra.

Os resultados sugerem que a inclusão de toros rotativos seria uma opção sensata nos planos para futuros voos espaciais, à semelhança do Transporte Universal Não Atmosférico Destinado à Exploração Prolongada pelos Estados Unidos da NASA (NAUTILUS-X) e de soluções semelhantes.

Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.