Роль харчових досліджень в успіху польотів людини в космос
Хелен В. Лейн
3 Управління охорони здоров'я та діяльності людини, NASA, Космічний центр ім. Ліндона Б. Джонсона, Х'юстон, Техас
Чарльз Бурленд
4 Вийшов на пенсію з NASA
Ен Баррет
5 Дирекція бойового годування, Центр досліджень, розробок та інженерії солдатів Армії США Натік, штат Массачусетс Натік
Мартіна Хір
6 Profil, Neuss, Німеччина; та кафедра харчових та харчових наук Університету Бонна, Бонн, Німеччина
Скотт М. Сміт
3 Управління охорони здоров'я та діяльності людини, NASA, Космічний центр ім. Ліндона Б. Джонсона, Х'юстон, Техас
Анотація
Вступ
Американські програми космічних польотів запустили поживну та безпечну їжу (1, 2) і вимагали, щоб вона містила поживні речовини, що сприяли фізіологічній адаптації до невагомості та психологічній адаптації до екстремальних умов, а також діяли як протидія для полегшення негативних наслідків космічних польотів.
Енергія
Склад базової дієти США (тобто відсоток калорій з білків, вуглеводів та жирів), як правило, прийнятний для космічних польотів. Меню Міжнародної космічної станції (МКС) забезпечує ∼50% калорій у вигляді вуглеводів, 17% у вигляді білка та 31% у вигляді жиру (2). Однак історично споживання їжі та енергії під час польоту, як правило, було нижчим, ніж до польоту (2), незважаючи на дані, що свідчать про те, що потреби в енергії в польоті та перед польотом однакові, і що при інтенсивних фізичних вправах ці вимоги вищі під час польоту, ніж перед польотом (1, 2). Прогнози Всесвітньої організації охорони здоров’я щодо енергетичних потреб середньо активних людей передбачають передбачення потреб у польоті і, отже, використовуються як стандарт для планування меню. Розрив між споживанням та витратою енергії ще більше збільшується за допомогою передбачених контрзаходів.
Загальні витрати енергії космонавтів космічних човників до і під час польоту в космос визначали за допомогою подвійно позначеної техніки води, а витрати енергії в польоті виявилися подібними до витрат перед польотом або, в деяких випадках, навіть більшими, швидше за все, в результаті підвищених фізичних навантажень (1, 2). Нещодавно на МКС було розпочато експеримент, що фінансується Європейським космічним агентством з вивчення витрат енергії на тривалі польоти.
Білок і м’язи
Вплив мікрогравітації зменшує м’язову масу, об’єм та працездатність, особливо на ногах, як на коротких, так і на довгих перельотах (2). Під час короткочасного космічного польоту дослідження стабільного обороту ізотопів показали, що оборот білків у всьому тілі збільшився, що супроводжується підвищенням синтезу білка та ще більшим збільшенням розпаду білка. У дослідженнях з астронавтами США, які тривалий час літали (> 100 діб) на російській космічній станції "Мир", синтез білка безпосередньо корелював із споживанням енергії у 6 з 7 досліджуваних астронавтів, припускаючи, що знижений синтез білка пов'язаний з недостатнім споживанням енергії (3).
Кістки і м'язи
Нещодавнє дослідження, в якому вперше було використано важкі резистивні вправи як протидію втраті кісткової маси, показало, що достатня кількість енергії, білка та вітаміну D є обов’язковими для підтримання мінеральної щільності кісток після 6 місяців космічного польоту (4). Однак дієтичні фактори все ще можуть зіграти свою роль в оптимізації здоров'я кісток. Наприклад, велике споживання натрію має резорбційний ефект у кістках під час бездіяльності, наприклад, постільний режим. Коли під час постільного режиму споживалося дуже велике споживання NaCl (550 ммоль/добу), збільшення маркерів резорбції кісток було значно вищим, ніж це було б через лише нерухомість (5). Цей ефект може бути викликаний низькоякісним метаболічним ацидозом (5), який може активувати остеокласти. Добавки бікарбонату калію частково пом'якшують цей ефект на резорбцію кісток (6).