Publicado: 
30 de septiembre de 2001

Huesos Espaciales

La ausencia de peso parece divertida, pero la permanencia prolongada en un ambiente sin gravedad puede generar efectos secundarios negativos -- ¡como el debilitamiento de los huesos del cuerpo humano!

NASA

Centro Marshall de Vuelos Espaciales
Ver leyenda

1º de octubre de 2001: Todo el mundo sabe que el espacio es peligroso.

Algunos de los peligros son obvios: el vacío, los fríos extremos, y la exposición a súbitas e impredecibles emanaciones de radiación provenientes del Sol.

Otros peligros son menos notorios. Los efectos de la exposición prolongada a la ingravidez en el cuerpo humano, por ejemplo, pueden ser lentos y sutiles -- pero no menos peligrosos si los astronautas no toman las debidas precauciones.

Derecha: La pérdida de masa ósea que mucha gente experimenta en el espacio debilita los huesos, lo cual puede ser un problema cuando la persona regresa a un ambiente con gravedad, como pueden ser la Tierra o Marte. Imagen cortesía del Centro Espacial Johnson de la NASA (NASA's Johnson Space Center).

Imagen de Subscripción

Anótese aquí para recibir nuestro SERVICIO DE ENTREGA INMEDIATA DE NOTICIAS CIENTIFICAS

El debilitamiento de los huesos producido por la pérdida progresiva de la masa ósea es un efecto particularmente grave y que caracteriza a los viajes espaciales muy largos. Estudios realizados en cosmonautas y astronautas que vivieron varios meses en la estación Mir, revelaron que los viajeros espaciales pueden perder del 1 al 2 por ciento de su masa ósea total por mes -- un problema que los médicos  no saben aún como prevenir. "La magnitud de estas [pérdidas] ha llevado a la NASA a considerar la pérdida de  masa ósea como un riesgo inherente a los  vuelos espaciales de larga duración", dice el Dr. Jay Shapiro, líder del equipo que estudia los problemas relacionados con los huesos en el Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial (

National Space Biomedical Research Institute).

Los viajeros del espacio, sin embargo, no son los únicos que se deben preocupar por las pérdidas de masa ósea. Al menos 10 millones de personas sufren de este problema en los EEUU, al igual que  un número incalculable de personas alrededor del mundo -- un problema que se conoce con el nombre de osteoporosis. Las mujeres que se encuentran en etapa postmenopaúsica son particularmente propensas a la osteoporosis, pero la mayoría de los seres humanos contraemos esta enfermedad con la edad, no importando nuestro sexo. Los científicos esperan que la solución al misterio de la pérdida de masa ósea en el espacio aportará datos importantes para determinar la causa de la osteoporosis aquí en la Tierra.

Los astronautas experimentan a menudo pérdidas en los huesos de la parte media baja del cuerpo, particularmente en las vértebras lumbares y en los huesos de las piernas. La disminución de la masa ósea también produce un incremento en los niveles de calcio en la sangre, el cual aumenta el riesgo de cálculos en los riñones.

Los investigadores sospechan que la causa principal del debilitamiento de los huesos en el espacio es la ausencia de peso.

Ver leyenda
De  hecho, la atracción gravitacional a 350 kilómetros de altura -- donde la estación espacial y el Trasbordador espacial mantienen su órbita -- es un 90% de aquella ejercida sobre la superficie de nuestro planeta. ¡Esto no representa mucha "falta de peso!" Sin embargo, los astronautas que se encuentran en órbita sienten la ausencia de la gravedad porque ellos, junto con su nave, están descendiendo en caída libre  hacia la Tierra. (La estación espacial no acaba estrellándose contra el suelo porque se encuentra moviéndose hacia adelante a una velocidad tan alta --unos 28.000 kilómetros por hora -- que su trayectoria coincide con la curvatura de la Tierra. Es decir, que literalmente cae alrededor del planeta). Y de la misma manera en que la gravedad parece estar ausente en un elevador que cae con una aceleración constante, la tripulación de la estación espacial también experimenta esta sensación de "gravedad cero".

Abajo: Vivir en el espacio puede parecer muy divertido, pero algunos de los efectos de la ingravidez sobre el cuerpo humano pueden arruinar la fiesta. Los astronautas experimentan algunos de ellos -- dolores de espalda y vértigo -- mientras que otros efectos como la pérdida de la masa ósea sólo pueden ser detectados con aparatos especiales. Esta imagen fue tomada en el Skylab de la NASA. Imagen cortesía del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial.

Durante esta caída libre conjunta, los huesos no necesitan proporcionar el soporte necesario durante los movimientos o ni siquiera para mantener la postura. Como resultado, la tensión que usualmente se aplica a los huesos (es decir, la tensión mecánica) es muy pequeña o nula. Los científicos piensan que la falta de tensión en los huesos puede ser la causa de la pérdida progresiva de la masa ósea que afecta a las personas que pasan mucho tiempo en el espacio. (Esta ausencia de tensión presente en algunos terrícolas sedentarios, como los confinados a estar en cama por una enfermedad o por su edad avanzada, también contribuye a la generación de la osteoporosis).

La gente piensa que los huesos son columnas rígidas de calcio que no sufren ningún cambio. Pero los huesos son en realidad tejidos dinámicos, que constantemente sufren modificaciones en respuesta a las tensiones aplicadas sobre ellos. (Ésto permite a los arqueólogos, por ejemplo, determinar si un grupo de restos óseos pertenecieron a un trabajador ó a un aristócrata. La tensión permanente generada por los músculos en el trabajador, obliga a sus huesos a producir  cambios en el región donde los músculos se insertan).

ver leyenda
Esta reestructuración de los huesos es llevada a cabo por dos tipos de células óseas que permanentemente depositan y remueven minerales de fosfato de calcio de la matriz estructural del hueso. La acción de estos dos tipos de células -- los osteoblastos que depositan fosfato de calcio, y los osteoclastos que lo remueven -- normalmente se encuentra balanceada. Cuando existe una deficiencia de calcio en el cuerpo, o cuando se sufre de una osteoporosis patológica, la remoción de los cristales de fosfato de calcio es más rápida que el reemplazo, lo que produce el debilitamiento de los huesos.

Derecha: Los huesos que soportan la mayor parte del peso corporal -- indicados en violeta claro -- son también los más afectados por las pérdidas de masa ósea en el espacio. Imagen cortesía del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial.

Durante períodos prolongados de ingravidez, la masa ósea parece disminuir debido a que la ausencia de tensiones sobre los huesos detiene la formación de osteoblastos. La presencia de menos células restauradoras en los huesos, junto con el nivel constante de actividades que tienden a destruir el hueso, traen como consecuencia una pérdida neta de masa ósea.

La razón por la cual la ingravidez inhibiría el desarrollo de los osteoblastos es el tema de un proyecto de investigación que se está llevando a cabo actualmente en la Universidad de Vanderbilt  (Vanderbilt University). Una molécula clave en el desarrollo de los osteoblastos es la enzima creatina kinasa-B. Los investigadores están tratando de encontrar las moléculas que regulan la actividad de esta enzima en el cuerpo y cuáles de esos químicos son afectados por la ausencia de gravedad, con la esperanza de que esta información  permita encontrar una manera de estimular la producción de osteoblastos en el espacio.

Otro estudio realizado en el Colegio de Medicina de Georgia (Medical College of Georgia) está investigando una posible conexión entre el comer y la destrucción de la masa ósea. La ingestión de alimentos produce un incremento en los niveles de una hormona -- llamada péptido insulinotrópico dependiente de glucosa -- en la sangre. La función principal de esta hormona es estimular la producción de insulina después de una comida, la cual a su vez induce a las células a absorber la glucosa que se encuentra en la sangre. 

Las células de los huesos también son sensibles a esta hormona. Los científicos han encontrado que cuando esta hormona se une a una molécula receptora presente en las células del hueso, la actividad de los osteoclastos (las células destructuras de hueso) disminuye, mientras que la de los osteoblastos (las células productoras de hueso) se incrementa.

Ver leyenda ¿Será posible dar a los astronautas un suplemento de esta hormona para prevenir la degradación de los huesos? Los científicos todavía no lo saben.

La estructura genética también podría ser importante, como lo sugieren los distintos grados de pérdida de hueso observados en varios astronautas y cosmonautas.

"Se estima que la pérdida mensual promedio de masa ósea es de uno a dos por ciento", dice Shapiro. "Ciertas personas han perdido hasta un 20 por ciento de la  masa ósea correspondiente a la parte inferior de su cuerpo durante  viajes de seis meses de duración, mientras que otros no han sufrido ninguna pérdida durante todo este tiempo".

Arriba: Las investigaciones llevadas a cabo en NASA han culminado en el desarrollo de una herramienta rápida y económica que mide la dureza de los huesos y permite medir la magnitud de la osteoporosis. Las mediciones son tomadas sin exponer al paciente a la radiación. [ver más información]

"Las pérdidas de hueso de esta magnitud aumentan significativamente la frecuencia de fracturas, la cual puede ser hasta cinco veces mayor que la esperada en huesos normales aquí en la Tierra", agrega Shapiro. "Una fractura de extremidades, por ejemplo, que involucre a uno de cada seis miembros  de una tripulación en el espacio, podría poner en peligro los objetivos de la misión".

De hecho, agrega Shapiro, "el problema de la pérdida de la masa ósea debe ser resuelto antes de que la gente realice tareas físicas que pudieran ser peligrosas [después de un largo viaje sin gravedad]". Los astronautas del futuro que visiten a Marte, por ejemplo, necesitarán huesos fuertes y saludables cuando salgan de la nave hacia el Planeta Rojo.

Aunque todavía falta algún tiempo para que los seres humanos se encuentren saltando sobre la superficie de Marte, la pérdida de la masa ósea es una preocupación a corto plazo. Sobre la faz de nuestro planeta, millones de personas sufren de osteoporosis -- un mal que afecta tanto a personas comunes como a los exploradores del espacio. Los investigadores dicen que si este problema se pudiera resolver en el espacio,  podría traer el tan esperado alivio de vuelta a la Tierra.

Enlaces a la RedOficina de Investigaciones Físicas y Biológicas (Office of Physical and Biological Research) de la NASA -- Tratando de resolver rompecabezas como el de la osteoporosis a través de la investigación espacial.

La Gravedad Duele (Pero Hace Bien) -- artículo de Ciencia@NASA (en español): El cuerpo humano puede experimentar cosas extrañas en el espacio, donde la familiar atracción de la gravedad desaparece.

Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial (National Space Biomedical Research Institute) -- página principal.

Preguntas y respuestas sobre la osteoporosis -- página de la Asociación Americana de Mujeres Médicas.

Grupo de Investigaciónes sobre Pérdidas de la Masa Ósea -- página principal de la división del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial (INIBE) que estudia la pérdida de la masa ósea en el espacio. Este sitio también tiene enlaces a otras divisiones del INIBE que tratan diferentes  temas relacionados con los viajes espaciales.

Prevención de la Pérdida de Masa Ósea Durante  Vuelos Espaciales  -- información sobre la investigación llevada a cabo en la Universidad de Vanderbilt comentada en el presente artículo.

Evaluación Subregional de la Pérdida de Masa Ósea-- lista de hechos del experimento sobre la pérdida de la masa ósea realizado en la Estación Espacial Internacional durante la Expedición Dos. Obtenga aquí más información sobre este experimento proveniente del Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center)de la NASA.

Beneficios aportados a la medicina por la investigación de pérdidas de la masa ósea realizada por la NASA -- información sobre cómo la investigación llevada a cabo para resolver el misterio de la pérdida de masa ósea en el espacio contribuye al tratamiento de la osteoporosis.

Una Gran Ayuda para el Estudio de los Huesos -- una herramienta que mide la dureza de los huesos sin usar radiación fue desarrollada para estudiar la pérdida de la masa ósea en el espacio, pero también es útil para el diagnóstico de éste problema aquí en la Tierra.

La Cinética del Calcio Durante los Vuelos Espaciales -- información técnica sobre cómo los niveles de calcio en el cuerpo son regulados, tanto en superficie como en el espacio. Del Centro Espacial Johnson de la NASA (NASA's Johnson Space Center).

La Función de los Huesos -- del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial.

Investigación sobre el crecimiento de los huesos en el espacio -- del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial.

Investigación Biotecnológica en ambiente de ingravidez -- del Centro para Vuelos Espaciales Marshall de la NASA (NASA's Marshall Space Flight Center).

Más enlaces en la red sobre osteoporosis -- del Centro Naconal de Información sobre la Vejez (National Aging Information Center).


Unase a nuestra creciente lista de subscriptores - anótese aquí para recibir nuestro servicio de entrega inmediata de noticias y reciba un mensaje de correo electrónico cada vez que publiquemos un nuevo artículo.

Más

Joe Cool dice: Lea más Noticias de NASA
Titulares


FIN