Vibraciones Saludables
Un nuevo tratamiento, que está siendo estudiado por médicos
financiados por la NASA, podría revertir la pérdida
de masa ósea que los astronautas sufren en el espacio.
El familiar mantra del acondicionamiento físico se aplica tanto en el espacio como en la Tierra -- y tal vez con mayor razón en el espacio. Los huesos y los músculos de los astronautas, liberados de la tensión normal de la gravedad, pueden debilitarse en forma alarmante. Los músculos se atrofian, mientras que los huesos pierden masa y se vuelven frágiles.
Reducir la atrofia muscular requiere de ejercicio -- y mucho. En el espacio, los astronautas muy a menudo hacen ejercicio por varias horas al día, con la ayuda de dispositivos exóticos que incluyen resortes, elásticos y hasta bombas de vacío para ofrecer resistencia y simular el peso del cuerpo.
Desdichadamente, tales "contramedidas" no han resuelto el problema de la pérdida de hueso. Aun haciendo ejercicio, los esqueletos de los astronautas se siguen debilitando lentamente. Este ha sido un problema arduo para los investigadores.
Arriba: El hacer mucho ejercicio es clave para mantener sanos los músculos y una buena condición cardiovascular, en el espacio. Pero tales ejercicios no han resuelto el problema de la pérdida de los huesos. Imagen cortesía del Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center)..
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La misma terapia, dicen, podría eventualmente ser usada para el tratamiento de algunos de los millones de personas que sufren de pérdidas de masa ósea, enfermedad conocida como osteoporosis, aquí en la Tierra.
"Las vibraciones son bastante suaves", indica Stefan Judex,
profesor asistente de ingeniería biomédica en la
Universidad Estatal de Nueva York (State University of New York o SUNY)
en Stony Brook, quien trabaja en la investigación. La plataforma
vibra a 90 Hertz (1 Hertz = 1 ciclo por segundo), y cada pequeña
oscilación imparte una aceleración equivalente a un tercio de la gravedad terrestre. " Si usted toca la plataforma
con los dedos, podrá sentir una vibación", añadió.
" Pero si usted observa la plataforma, no podrá notar
ninguna vibración".
Aunque las vibraciones son imperceptibles, han tenido un profundo efecto en contrarrestar la pérdida
de los huesos en animales de laboratorio tales como pavos, ovejas y ratas.
En un estudio (publicado en el número
de octubre del 2001 de la revista The
FASEB Journal), sólo 10 minutos al día
de terapia de vibraciones ayudaron a promover niveles
casi normales de formación ósea en un grupo de ratas,
a las que se les impidió apoyarse sobre las patas traseras durante el resto del día.
Otro grupo de ratas que habían tenido sus miembros
traseros suspendidos todo el día, mostraron una
disminución considerable en su ritmo de formación ósea
-- hasta de un 92% -- mientras que otro grupo de ratas,
a las que se les permitió soportar su peso por 10 minutos diarios,
pero sin el tratamiento de vibraciones, tuvieron también
reducciones en la formación de hueso -- 61% menos.
Estos resultados indican que el tratamiento por vibraciones mantiene
a los huesos sanos, mientras que breves periodos de soporte del peso no tiene mayores efectos.
Clinton Rubin, un profesor de ingeniería biomédica
en SUNY Stony Brook, y quien es el investigador principal en este
estudio, advierte, sin embargo, que aún se requieren
más experimentos antes de que los científicos
puedan estar seguros de que la terapia de vibraciones es efectiva
para los seres humanos. "Los animales son diferentes
a los humanos", anota. Y aún entre los humanos hay
variaciones importantes, tales como la nutrición y la conformación
genética. Lo que funciona para las mujeres en la etapa
de la menopausia (quienes comúnmente sufren de pérdida
de hueso en la forma de osteoporosis) puede que no funcionen
para los astronautas en el espacio.
"Los primeros resultados de la investigación con mujeres post-menopáusicas son bastante prometedores -- pero aún son preliminares. Para determinar la eficacia [del método], vamos a necesitar de una prueba clínica a gran escala y por un largo tiempo", dice Rubin.
Una prueba clínica "Fase III" más amplia, está siendo organizada en este momento, y proveerá una confirmación definitiva sobre la efectividad del tratamiento en el total de la población que sufre de osteoporosis.
Derecha: Los huesos principales que soportan
el peso -- resaltados aquí en color púrpura -- son también
los más susceptibles al debilitamiento en el espacio. Imagen cortesía
del Instituto
Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical
Research Institute).
Si en verdad los astronautas se puedan beneficiar con un régimen
de plataforma de vibraciones es algo que solamente puede
ser contestado llevando a cabo un experimento en el espacio, dice Rubin. Tales
pruebas ya han sido propuestas, pero ninguna ha sido programada todavía.
Rubin espera que futuros experimentos revelen no sólo
si es que la terapia de vibración funciona,
sino también porqué. Esto es un poco incierto
porque el tratamiento no encaja dentro del marco de referencia
convencional de nuestros conocimientos: En la actualidad, la mayoría de
los investigadores cree que las cargas impuestas sobre los huesos, soportar, por ejemplo,
el propio peso, o un gran esfuerzo físico, es lo que indica a
las células óseas que construyen los huesos, que a través de algún
disparador químico depositen los cristales minerales que fortifican
el hueso. De acuerdo con este argumento, el remedio para
la pérdida de los huesos en el espacio es una fuerte cantidad
de ejercicio, con arneses en los hombros y cordones elásticos que
sirvan de substituto del peso corporal.
Desdichadamente, esto
no funciona. El régimen de ejercicio que los
astronautas realizan mientras están en el espacio ha demostrado
ser algo útil para reducir la atrofia muscular, pero
la pérdida de los huesos parece no ser afectada.
Los músculos parecen halar de manera uniforme y constante cuando se flexionan -- como al tirar de un resorte. Pero la contracción muscular es más compleja que eso. Las células musculares individuales (que se encuentran a todo lo largo de los músculos esqueléticos) no pueden proveer un jalón constante -- solo pueden aplicar "contracciones" rápidas. Para crear un jalón constante, el cerebro activa grupos de células musculares (llamadas "unidades motoras") en un patrón rápido y repetitivo.
Arriba:
El interior de los huesos no es completamente sólido. Consiste, en
cambio, de una matriz "esponjosa" de filamentos minerales
-- llamados "lamellae" (trabeculae, en inglés) -- y células
(no mostradas en esta microfotografía).
Estas lamellae proveen de rigidez estructural mientras
que minimizan el peso, como en los soportes cruzados
de una grúa o de una señal de tránsito. Imagen
cortesía de NASA
Quest .
Usted puede sentir estos patrones sutiles sentándose en cuclillas
y descansando sus manos sobre los muslos -- el ligero temblor de sus
músculos tensos es la contracción secuencial de las
unidades motoras de los músculos. La frecuencia de tales contracciones
varía entre 10 y 100 Hz. En comparación, el experimento
con ratas usó una vibración de 90 Hz, y los experimentos
con humanos usan vibraciones de 30 Hz.
"Nuestra hipótesis es que un regulador clave en
la masa y la morfología de los huesos es el estímulo
mecánico que proviene de las contracciones musculares, dice
Rubin. "Así que en lugar de estas grandes deformaciones intensivas
de los huesos, básicamente lo que se encuentra es una serie de muchas deformaciones pequeñas
[que proveen el estímulo principal para el crecimiento de los huesos]".
Arriba: Cuando los astronautas del futuro se posen sobre la superficie de Marte por primera vez tras de un viaje de seis meses sin peso desde la Tierra, necesitarán huesos fuertes. La terapia de vibraciones podría ser la clave. Pintura por Pat Rawlings.
"Esto es realmente una desviación de la teoría hasta ahora aceptada, de cómo las señales mecánicas controlan a los huesos, y es ciertamente controvertida, dice Rubin.
Sin embargo, podría funcionar. Vibraciones saludables -- inesperadas y controvertidas -- podrían ser la clave para tener huesos sanos en la Tierra y más allá.
Oficina de Investigaciones Físicas y Biológicas de la NASA -- resolviendo rompecabezas como la osteoporosis a través de investigaciones espaciales.
Los subscriptores a la revista FASEB Journal pueden leer la investigación original del Dr. Clinton aquí.
"Vibraciones Saludables" Pueden Prevenir la Pérdida de los Huesos en el Espacio. -- conferencia de prensa de la NASA acerca de la investigación presentada en este artículo.
Huesos Espaciales -- Artículo de Ciencia@NASA: 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!
la gravedad duele (pero hace bien) -- Artículo de Ciencia@NASA: El cuerpo humano puede experimentar cosas extrañas en el espacio, donde la familiar atracción de la gravedad desaparece.
Dr. Clinton Rubin -- Profesor, Jefe del Departamento de Ingeniería Biomédica (Department of Biomedical Engineering). SUNY Stony Brook.
Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute) -- Página principal
Preguntas y respuestas sobre la osteoporosis -- de la Asociación Médica Americana de Mujeres (American Medical Women's Association)
Grupo de investigación sobre la pérdida de los huesos -- página de Internet de la división del Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales que se encarga del estudio de la pérdida de los huesos en el espacio. También contiene enlaces a otras divisiones del Instituto que manejan diferentes aspectos médicos relacionados con los viajes espaciales.
Prevención de la Pérdida de los Huesos en Vuelos Espaciales Tripulados -- Información sobre la investigación realizada en la Universidad de Vanderbilt (Vanderbilt University) que se discute en este artículo.
Evaluación Sub-regional sobre Pérdida de Hueso -- Lista de hechos de un experimento sobre pérdida de los huesos que fué conducido en la Estación Espacial Internacional (International Space Station) durante la Expedición Dos. También se puede encontrar aquí información sobre este experimento del Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center) de la NASA .
Beneficios Médicos de la Investigación de la NASA sobre la Pérdida de los Huesos -- Información sobre como la investigación para resolver el misterio de la pérdida de los huesos en el espacio ayuda a avanzar el tratamiento de la osteoporosis.
Un Beneficio para la Investigación sobre los Huesos -- una herramienta médica para medir la rigidéz de los huesos sin usar radiación fué desarrollada para hacer investigaciones sobre la pérdida de los huesos en el espacio, pero también ha demostrado ser útil para diagnosticar la pérdida de los huesos aquí en la Tierra.
Cinética del Calcio Durante los Vuelos Espaciales -- Información técnica sobre cómo el calcio es regulado en el cuerpo, tanto en la Tierra como en el espacio. Del Centro Espacial Johnson (Johnson Space Center) de la NASA.
La Función de los Huesos -- Del Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute).
Investigación Sobre el Crecimiento de los Huesos en el Espacio. -- Del Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute).
Investigación Biotecnológica en Gravedad Cero -- Desde El Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center) de la NASA.
Más enlaces sobre la osteoporosis -- del Centro Nacional de Información sobre el Envejecimiento.
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