un153c

download un153c

of 12

Transcript of un153c

  • 8/18/2019 un153c

    1/12

    Vol. 58, N.o 3. Mayo-Junio 2015 1313

    Efectos fisiológicosen un ambiente de

    microgravedad

    Raúl Carrillo Esper a,b,  Juan Alberto Díaz Ponce

     Medranoc , Carlos Alberto Peña Pérez d , Oscar

    Iván Flores Rivera e , Adriana Ortiz Trujilloe ,

    Osvaldo Cortés Antonioe , Joel Cruz

    de Jesús e , Luis Miguel Méndez

    Saucedoe 

    aCatedrático de la Escuela Médico Naval. México, DF.bFundador de la Sociedad de Medicina del Espacio y

    Microgravedad. México, DF.cDirector de la Escuela Médico Naval. México, DF.dProfesor Adjunto en la Escuela Médico Naval. México, DF.eCadetes Estudiantes de Medicina. Escuela Médico Naval.

    México, DF.

    Correo electrónico: [email protected]

    Recibido: 10-abril-2015. Aceptado: 23-abril-2015.

     Artículo de revisión

  • 8/18/2019 un153c

    2/12

    Revista de la Facultad de Medicina de la UNAM1414

    ResumenEn el siglo veinte, el estudio del universo y el desarrollo de los

    vuelos espaciales fueron posibles gracias al avance tecnológi-

    co de naves de propulsión por diferentes tipos de cohetes. Mu-

    chos sistemas biológicos se afectan en los vuelos espaciales y

    se ha demostrado que en un ambiente de microgravedad se

    altera de manera significativa la función musculoesquelética,

    neurosensitiva, endócrina, renal, respiratoria y cardiovascu-

    lar, además del riesgo de lesión debido a la exposición a

    diferentes tipos de radiación, eventos que comprometen

    la salud y rendimiento de los astronautas. Por lo anterior es

    fundamental mantener la salud y acondicionamiento físico

    de los astronautas durante el vuelo espacial para facilitar y

    acelerar su recuperación al llegar a la tierra.

    Palabras clave: Espacio, microgravedad, vuelos espaciales.

    Physiological effects in an

    environment of microgravity

    AbstractUntil the twentieth century, study about the universe and

    speculation about the nature of spaceflight were no closely

    related to the technical developments that led to rocket pro-

    pulsión. Many biological systems are adversely affected by

    space flight and It has been shown that exposure to microgra-

    vity can alter the musculoskeletal, neurosensory, endocrine,

    renal, respiratory and cardiovascular systems and the risk of

    injury due to radiation exposure resulting in deconditioning

    that may compromise astronauts health and performance.

    Maintainig health and fitness during space missions is critical

    for preserving performance during misión specific tasks and

    to optimize terrestrial recovery.

    Key words: Space, microgravidity, space flight.

    INTRODUCCIÓNEn 1665, el eminente científico inglés Sir Isaac New-ton enunció la Ley de la Gravitación Universal y lasLeyes del Movimiento, las cuales sentaron las bases

    científicas que permitieron entender el movimientoplanetario y espacial1. De acuerdo a lo expresado porestas leyes se sabe que la aceleración de un objeto úni-camente influenciado por la gravedad de la superficieterrestre es de 1 G. Esta aceleración equivale a 9.8metros por segundo cuadrado (m/s2). Por consiguien-te, hablar de microgravedad es hacer referencia a unambiente en el cual los efectos locales de la gravedad

    Efectos fisiológicos en un ambiente de microgravedad

  • 8/18/2019 un153c

    3/12

    Vol. 58, N.o 3. Mayo-Junio 2015 1515

    se hallan reducidos, no se elimina la fuerza de lagravedad en sí misma, contrario a lo que sucede encondiciones de “ingravidez” o “gravedad cero”. Unambiente de microgravedad es aquel que imparteuna aceleración de pequeña magnitud a un objetoen comparación a la ejercida por la Tierra (figura 1).

    Estas aceleraciones toman valores que fluctúanen un rango de una centésima a una millonésimaparte de la aceleración gravitacional presente en lasuperficie terrestre. La microgravedad se consiguecuando la única fuerza existente es la de la grave-dad, es decir, cuando el cuerpo se encuentra en elfenómeno denominado “caída libre”2-4.

    Orbitando a unos 330 km de la Tierra, la gra-vedad que se experimenta es un 12,5% menor quela hallada en la superficie del planeta 4. Y lo que enun inicio se traduce en una sensación de relajaciónal liberarse de su peso terrestre, se continúa conuna pérdida de masa muscular y ósea; además deotros cambios en la fisiología normal que tiene con-secuencias directas sobre la homeostasis corporal5.

    Las misiones espaciales representan un riesgo in-herente y constante. Es deber de la profesión médicaestimar y explicar claramente los riesgos, para quede esta manera todas las instituciones involucradasen las misiones espaciales puedan valorar, basadasen la evidencia científica, de manera integral losriesgos que cada misión representa y sea posibleponderarlos con los beneficios que proporcionarían.De acuerdo al Comité de Miembros de la Asocia-ción de Medicina del Espacio y de la Sociedad deCirujanos de Vuelo de la National Aeronauticsand Space Administration (NASA), el más grandereto será la selección y entrenamiento del personal

    médico a bordo, en las medidas para contrarrestarlos fenómenos adversos y en el cuidado médico adistancia 6.

    El objetivo de este trabajo es informar a la co-munidad médica todos los cambios a los que estásusceptible el ser humano en ambientes de micro-gravedad, con el fin de estar preparados ante la re-volución espacial.

    Figura 1. En los vuelos parabólicos, durante los breves 20 segundos de microgravedad simulada, varios experimentos han sido llevados a

    cabo como una alternativa a realizar estos experimentos en el espacio. Fuente: http://www.cerebrovortex.com

    R. Carrillo Esper, J.A. Díaz Ponce Medrano, C.A. Peña Pérez, O.I. Flores Rivera, A.Ortiz Trujillo, O. Cortés Antonio, J. Cruz de Jesús, L.M. Méndez Saucedo

        F   o   t   o   :   o   t   o   r   g   a    d   a   p   o   r    l   o   s   a   u   t   o   r   e   s

  • 8/18/2019 un153c

    4/12

    Revista de la Facultad de Medicina de la UNAM1616

    EFECTOS NEUROLÓGICOSLa microgravedad representa un ambiente de estréspara los seres humanos adaptados a un ambiente degravedad en la Tierra. La exposición a un ambientede microgravedad altera la distribución de los líqui-dos corporales y el grado de distensión de las venascraneales, y estos cambios en consecuencia son ca-paces de provocar remodelamiento estructural yalterar la autorregulación cerebral. La disminuciónen la capacidad de autorregulación del cerebro hasido documentada mediante la técnica de reposoen cama con la posición de la cabeza abajo (a 6º,

    head-down bed rest  [HDBR]), y ha sido propuestacomo uno de los mecanismos responsables de laintolerancia ortostática post vuelo espacial7.

    La ausencia de mecanismos de bombeo y la pre-sencia de válvulas venosas unidireccionales en la ca-beza, cuello y tórax superior requieren de asistenciagravitacional para drenar la sangre. En el espacio,un ligero incremento de presiones sobre los senos

    venosos y durales como consecuencia de la estasis,obstruye la resorción del líquido cerebroespinal através de las vellosidades aracnoideas, elevando lapresión de este líquido. Además, existe una dismi-nución del drenaje linfático lo que resulta en edemaepicraneal. La elevación uniforme de la presión in-tracraneal ocasiona distorsión anatómica, pero estase halla limitada a las áreas en las cuales el SistemaNervioso Central no está completamente protegidopor la bóveda craneana, tales como el foramen mag-no o la zona distal al canal óptico, donde se origi-nan los gradientes de presión. En el compartimento

    orbital, esto se manifestara como una expansión dela capa dural, aplastamiento del globo posterior, ypapiledema o “protrusión papilar”8,9.

    En relación a la interacción entre los sistemasvestibular, somatosensorial y visual, el conocimien-to actual nos demuestra que bajo la influencia de unambiente de microgravedad, la información aferenteproveniente de los otolitos está significativamente

    Efectos fisiológicos en un ambiente de microgravedad

        F   o   t   o   :    N    A    S    A

  • 8/18/2019 un153c

    5/12

    Vol. 58, N.o 3. Mayo-Junio 2015 1717

    alterada debido a la eliminación de las señales rela-cionadas con la gravedad. Esto se traduce en que losotolitos dejen de proveer información relacionadacon la dirección de la cabeza o el cuerpo respecto ala velocidad vertical conservándose sensibles única-mente a las aceleraciones lineales del cuerpo10,11. Estaalteración conlleva a importantes consecuencias, lascuales requieren de complejos procesos adaptativosy que pueden afectar el bienestar y actuación delos astronautas durante su proceso de adaptaciónal ambiente del espacio. La primera consecuenciacontempla la afectación de la coordinación entre la

    postura del cuerpo y el movimiento. La ausenciade gravedad no solo altera la información aferentesensorial, también se ven afectadas las condicionesmecánicas bajo las cuales el control de la postura ymovimientos son dirigidos. Los astronautas necesi-tan aprender cómo movilizarse sin usar sus piernasen un ambiente tridimensional cuyas fuerzas defricción son insignificantes.

    Normalmente, estas habilidades para desplazar-se fácilmente se desarrollan dentro de las primeras4 semanas en el espacio. Así mismo, la alteraciónde señales vestibulares en el espacio involucran ladistorsión de los reflejos visooculares, que se ex-presan por irregularidades en los movimientos delos ojos y en la estabilidad de la mirada fija, asícomo la pérdida de la congruencia usual observadaentre las señales visuales, vestibulares y propiocep-tivas. La consecuencia más severa de esta serie dealteraciones, es el desarrollo de la enfermedad delmovimiento en el espacio (EME), la cual se instau-

    ra dentro de los primeros minutos hasta 1-2 horasposteriores al inicio de exposición a la micrograve-dad. Usualmente dura de 1 a 7 días12. Medianteobservaciones realizadas por Lackner y Dizio, sehalló que los movimientos rápidos de la cabeza y elcuerpo evocan o exacerban los síntomas de EME13.

    Existe en la actualidad evidencia limitada, peroen continuo desarrollo, de que el ambiente que pre-

    En la Tierra

    La gravedad y los músculos

    distribuyen los fluidos aún

    dentro del organismo

    La gravedad

    empuja los fluidos

    en dirección

    caudal

    Los músculos

    dirigen los fluidos

    en sentido

    cefálico

    Los músculos

    dirigen los fluidos

    en sentido

    cefálico

    En el espacio

    Sin gravedad, los fluidos se

    acumulan cerca del tórax

    y del corazón

    Figura 2. Representación de cambios hemodinámicos en microgravedad.

    R. Carrillo Esper, J.A. Díaz Ponce Medrano, C.A. Peña Pérez, O.I. Flores Rivera, A.Ortiz Trujillo, O. Cortés Antonio, J. Cruz de Jesús, L.M. Méndez Saucedo

  • 8/18/2019 un153c

    6/12

    Revista de la Facultad de Medicina de la UNAM1818

    valece en el espacio, puede afectar el desempeñocognitivo y de los neurotransmisores cerebrales enlos astronautas. Con base en estos conocimientos,se diseñó un experimento en la Universidad de Pa-dua, Italia, en el cual se estudiaron los efectos deun ambiente simulado de microgravedad en 22 su-

     jetos varones (con edad promedio de 22 años) concaracterísticas similares a las que distinguen a unastronauta.

    Fueron divididos en dos grupos, un grupo enreposo con la cabeza abajo (HDBR) y el control depacientes sentados. Los resultados apuntan a unaausencia de plasticidad en el reflejo de sobresal-to inducido por microgravedad y una deficiencia

    en el aprendizaje, la cual podría afectar el éxitode las misiones espaciales de larga duración14. Loshallazgos sugieren que la microgravedad puede afec-tar los neurotransmisores, los procesos cognitivosy la capacidad de aprendizaje como consecuenciade los vastos cambios psicológicos, hormonales ycardiovasculares típicamente observados en estascondiciones.

    EFECTOS CARDIOVASCULARESEl sistema cardiovascular tiene la capacidad de adap-tarse a condiciones de microgravedad. Los mecanis-mos de adaptación que lleva a cabo este sistema sedeterminan de acuerdo a la etapa o fase del vuelo, laaltura, etc. La alteración más importante y significa-tiva es la redistribución de fluidos hacia el territorioencefálico, lo cual condiciona sobrecarga cardiacae incremento de la presión intravascular (figura 2).

     A continuación, mencionaremos las alteracionescardiovasculares con mayor relevancia. Existe unadisminución de la masa cardiaca y un incrementode la presión arterial diastólica, situación que iniciaen la fase de lanzamiento y perdura durante todo el

    vuelo, y se ha observado que los valores normales nose recuperan hasta tres semanas después del vuelo15.

    El volumen latido se incrementa en la primeras24 horas de vuelo, posteriormente empieza a dis-minuir. Dentro de las alteraciones del sistema deconducción cardiaca en el electrocardiograma seobserva un incremento del complejo QRS; conse-cuente al flujo vascular en sentido cefálico, y un in-

    En la Tierra (1 G)

    Estadio inicial

    en el espacio

    Postadaptación a

    la microgravedad

    Periodo inmediato

    posterior al retorno

    del espacio

    Figura 3. Representación esquemática de los cambios fisiológicos en microgravedad.

    Efectos fisiológicos en un ambiente de microgravedad

  • 8/18/2019 un153c

    7/12

    Vol. 58, N.o 3. Mayo-Junio 2015 1919

    cremento del intervalo PR durante el vuelo, debidoa un aumento del tono vagal. Durante el vuelo seregistran diferentes grados de arritmias cardiacas,que generalmente son leves. Hasta el momento, no

    existe registro documentado de arritmias letales enambientes de microgravedad16 (figura 3).

    Durante un ambiente de microgravedad, a nivelcardiopulmonar existe un incremento de las pre-siones en las cavidades cardiacas, situación que elsistema circulatorio compensa gracias a la dilucióndel plasma. Esto sucede gracias a diversos mecanis-mos como la filtración trascapilar, el incrementodel volumen intravascular y una reducción del 10al 15% del volumen intersticial. Dicha situaciónprovoca intolerancia ortostática en los tripulantes

    espaciales a su regreso a la tierra 17

    .Parece claro que la distensión cardiaca se produ-

    ce durante los primeros 1-2 días de vuelo espacialen relación con la posición supina en 1 G y espe-cialmente a 1 G vertical. También es probable quelos barorreceptores arteriales estén relativamenteestimulados durante este tiempo y que la presiónintracraneal se incremente de forma anormal. Du-rante algunos experimentos en vuelos espacialesse descubrió que existe un aumento del 9% en laconcentración de proteínas plasmáticas en el día devuelo 1, y una reducción del 17% en el volumende plasma de 22 h de vuelo, lo que se concluye queconforme pasan los días se invierten los niveles devolumen plasmático18.

    EFECTOS INMUNOLÓGICOSLos cambios en el sistema inmune se encuentran do-cumentados en las observaciones descritas durantemisiones comprendidas de 1960 a 1970. La mitadde los astronautas en el  Apollo, reportaron infec-ciones virales o bacterianas durante el transcursodel viaje o ya próximos a volver a la tierra 19. De la

    misma manera, muestras de sangre tomadas a 9astronautas, posterior al vuelo proveniente de la es-tación espacial Skylab, mostraron que la activaciónlinfocítica mediada por mitógenos se encontrabasignificantemente reducida en comparación con lasmuestras prevuelo e inclusive comparadas con lasmuestras control20.

    Observaciones realizadas en astronautas basadas

    en su condición inmune después al despegue, mues-tran numerosos cambios, tales como: distribuciónalterada de la circulación leucocitaria, producciónanómala de citocinas, disminución en la actividadde los linfocitos natural killer  (NK), función depri-mida de los granulocitos, activación abolida de loslinfocitos T, niveles alterados de inmunoglobulinas,inmunidad viral específica alterada y respuestasneuroendocrinas alteradas. Un hecho común du-rante los vuelos espaciales, es el incremento de losniveles de glucocorticoides y catecolaminas en lacirculación, lo que podría mediar los cambios en

    el sistema inmune21.La habilidad de los astronautas para desarrollar y

    mantener apropiadas respuestas del sistema inmunecelular y humoral en microgravedad en los vuelosespaciales es un punto crítico dentro de su misión,especialmente en vuelos prolongados. Existe evi-dencia experimental que demuestra que los tejidoso células desafiadas por antígenos de memoria o por

    El sistema cardiovascular tiene la

    capacidad de adaptarse a condiciones

    de microgravedad. Los mecanismos

    de adaptación que lleva a cabo estesistema se determinan de acuerdo a la

    etapa o fase del vuelo, la altura, etc. La

    alteración más importante y significativa

    es la redistribución de fluidos hacia el

    territorio encefálico, lo cual condiciona

    sobrecarga cardiaca e incremento de la

    presión intravascular.

    Parece claro que la distensión cardiaca

    se produce durante los primeros 1-2

    días de vuelo espacial en relación con laposición supina en 1 G y especialmente

    a 1 G vertical condiciones. También

    es probable que los barorreceptores

    arteriales estén relativamente

    estimulados durante este tiempo y que

    la presión intracraneal se incremente de

    forma anormal.

    R. Carrillo Esper, J.A. Díaz Ponce Medrano, C.A. Peña Pérez, O.I. Flores Rivera, A.Ortiz Trujillo, O. Cortés Antonio, J. Cruz de Jesús, L.M. Méndez Saucedo

  • 8/18/2019 un153c

    8/12

    Revista de la Facultad de Medicina de la UNAM2020

    activadores policlonales en un modelo de micro-gravedad, pierden toda su habilidad para produciranticuerpos y citocinas, así como para aumentarsu actividad metabólica. En contraste, si las células

    fuesen desafiadas antes de ser expuestas al ambientede microgravedad, ellas mantendrían su respuesta 22.Lo que demuestra que la activación inmune de cé-lulas del tejido linfoide se encuentra severamenteafectada tanto en modelos de microgravedad comoen la microgravedad misma.

    Otra de las células afectadas en el sistema inmu-ne en un ambiente de microgravedad, son las célulasNK, estos son linfocitos citotóxicos que puedenlisar células infectadas por virus u oncogénicamentetransformadas y promover la liberación de citocinas

    sin la necesidad de una previa inmunización. Sonuna importante conexión entre los sistemas inmu-nes innatos y adaptativos y juegan un rol pivoteen los mecanismos antiinflamatorios, vigilancia detumoraciones y la regulación de desórdenes autoin-munes. El efecto de la microgravedad en la actividady función de las células NK durante los vuelos espa-ciales es un problema particularmente interesante.Investigaciones han demostrado disminución en laactividad y en la producción de interferón inducidapor las células NK, 7 días posteriores al viaje23.

    EFECTOS ÓSEOSLa microgravedad induce una disminución de ladensidad ósea. En el ambiente de microgravedadpresente en el espacio, los astronautas dejan de estarcargados estáticamente por la gravedad. Debido aque el remodelamiento óseo depende del nivel detensión dentro del hueso, esta ausencia de cargatiene implicaciones significativas24. Otros factoresque contribuyen a la pérdida ósea en el espacio, sonlos bajos niveles de iluminación, los cuales resultanen una disminución de la vitamina D3, así como

    el aumento en los niveles de dióxido de carbono enel ambiente25.

    La desmineralización ósea inicia de manera in-mediata a los cambios en la atmósfera del espacio.En el transcurso de los primeros días de una misión,se produce un aumento de 60% a 70% del calciourinario y fecal, lo cual incrementa conforme sedesarrolla la misión26.

    Esto se ref leja de manera directa ya que se obser-va una disminución de la densidad ósea en rangosde 1 a 2% por mes en aquellos huesos que soportanpeso, como lo son las vértebras lumbares, pelvis,

    cuello femoral, trocánter, la tibia y el calcáneo. Enestas regiones, la pérdida de densidad ósea despuésde 6 meses de estancia en una estación espacial esaproximadamente del 8 al 12%27. La pérdida dehueso trabecular podría alcanzar dimensiones talesque los osteoblastos se tornen incapaces de recons-truir la arquitectura del hueso después del retornoa la Tierra 27. Una vez en la atmósfera terrestre, elproceso de recuperación es típicamente largo, inclu-so mayor al tiempo invertido en el espacio, siendoeste de varios años28.

    Existe una preocupación actual acerca de que losastronautas puedan padecer osteoporosis a edadesmás tempranas y a que el riesgo de sufrir fracturasse vea incrementado, además de la predisposicióna la litiasis renal por el incremento en la excrecióndel calcio28.

    EFECTOS MUSCULARESExisten tres grandes tipos de músculos en nuestroscuerpos, todos ejercen sus funciones a través de lacontracción y relajación coordinada de las unidadesindividuales que conforman un músculo determi-nado. La capacidad funcional del músculo esquelé-tico, por ejemplo, el cual constituye cerca del 40%del volumen corporal, depende del tipo de fibra quepredomina en él, así como de su inervación motora.La plasticidad de las fibras musculares les permitenadaptarse tanto a condiciones de baja carga o micro-gravedad, como a aquellas propias de un ambientede sobrecarga o ejercicio29.

    Las investigaciones realizadas mediante vuelosde corta duración, muestran que los músculos ex-tensores desarrollan una atrofia más grave que la

    que experimentan los músculos f lexores. La atrofiamuscular grave puede ocurrir dentro de pocos díasen los músculos extensores, así como también esmás grave en los grupos de fibras de contracciónlenta, en comparación con los de contracción rá-pida. Los músculos que desempeñan una funciónantigravitatoria, entre los que destacan el cuadríceps,los músculos de la cadera, espalda y los extensores

    Efectos fisiológicos en un ambiente de microgravedad

  • 8/18/2019 un153c

    9/12

    Vol. 58, N.o 3. Mayo-Junio 2015 2121

    del cuello se atrofian de manera rápida durante losvuelos espaciales. En contraste, los músculos de losbrazos y manos en raras ocasiones se ven afectados30.

    Dos fases bien diferenciadas en el deterioro mus-cular han sido descritas: 1) La primera fase mues-tra una disminución de un 20 a 30% en la fuerzamuscular durante las primeras semanas de vueloen comparación con los niveles registrados previos

    al mismo. 2) La segunda fase inicia 3 a 4 semanasposteriores al inicio del vuelo, y la magnitud deldeterioro muscular se encuentra altamente relacio-nada al nivel de ejercicio físico a bordo (figura 4)31.Posterior a su retorno a la Tierra, los músculos delos astronautas que han perdido su condición pre-via, son nuevamente influenciados por las fuerzasgravitacionales. Es en este contexto en el que se han

    reportado dolor muscular, tensión de los músculosisquiotibiales y, en algunos casos, síntomas de fas-citis plantar32.

    MICROGRAVEDAD SIMULADAEn la actualidad, el poder simular la microgravedadpara estudiar los fenómenos fisiológicos en el serhumano, es ya una realidad. Con el paso de los años

    ha mejorado el desarrollo de estas estrategias conel fin de mejorar la preparación de los astronautasy predecir las alteraciones fisiológicas a las que sesometerán, y con esto evitar en medida de lo posiblecomplicaciones o, en su debido caso, estrategias paraprevenirlas. A continuación, mencionamos algunosde los sistemas que existen para simular la micro-gravedad.

    Retorno

    180 días

    –40%Despegue

    Pérdida demúsculo

    Figura 4. Disminución de la masa muscular en microgravedad.

    R. Carrillo Esper, J.A. Díaz Ponce Medrano, C.A. Peña Pérez, O.I. Flores Rivera, A.Ortiz Trujillo, O. Cortés Antonio, J. Cruz de Jesús, L.M. Méndez Saucedo

  • 8/18/2019 un153c

    10/12

    Revista de la Facultad de Medicina de la UNAM2222

    SIN SALIR DE LA ATMÓSFERATorre de caída libre del INTALa torre de caída del Instituto Nacional de Técnica

     Aeroespacial (INTA) es un tubo vertical de 21 me-

    tros de altura en cuyo interior pueden depositarsecargas que experimentan condiciones de microgra-vedad de entre 10-3 G-10-5 G durante un tiempode 2.1 segundos. Estos dos rangos de microgravedadse obtienen instalando el experimento en el inte-rior de una de las dos cápsulas de experimentacióndisponible (cápsula simple y cápsula doble). En lacápsula simple, el experimento se fija en el interiorde la cápsula, con lo cual el volumen disponible esmayor y el nivel de microgravedad es de 10-3 G.Para el seguimiento del experimento se dispone de

    cámaras de video y sistemas de adquisición de datos.En el interior de la torre, la caída es al aire libre, yaque carece de sistema de vacío.

    Torre de caída de BremenCentro de Tecnología Espacial Aplicada y de Mi-crogravitación (ZARM). La torre de caída al vacío,de 146 metros de altura y única en Europa, Labo-ratorio espacial en el que se realizan experimentosen condiciones de ingravidez. Una caída en unacápsula de prueba, desde la punta hasta el zócalo,sólo dura 4,6 segundos, lo suficiente para llevar acabo experimentos e investigaciones que sólo seríanfactibles en el espacio.

    Vuelos parabólicos con aeronavesEn el mundo existen tres agencias que realizan estetipo de vuelo: la NASA, la Agencia Europea y, enRusia, el Yuri Gagarin Trainning Center (CGTC).El avión despega desde el aeropuerto y asciendehasta una altitud de aproximadamente 6000 m. Lamaniobra parabólica empieza elevando el avión a45 grados a toda potencia. Tras 20 segundos, a una

    altitud de 7600 metros, el airbus  decelera los mo-tores hasta casi detenerlos, pasando así a un estadode caída libre, comenzando el periodo de 20 o 30segundos de gravedad cero a bordo. El avión subeun poco más antes de que el morro haya trazado laparábola completa y empiece a caer. Posteriormente,se encienden de nuevo los motores a plena potenciay el avión vuelve a la posición de vuelo horizontal,

    de vuelta a los 6000 metros y listo para la próximaparábola. El inicio de la parábola y la terminaciónde la misma somete a las personas y a los equipos deabordo a casi 2 G, en la parte superior de la trayec-toria parabólica es donde se logra la microgravedaddurante unos 20 a 30 segundos y es del orden de0,1 G (figura 5).

    Tanques de flotación neutral Actividad extravehicular (EVA). El agua es el me-dio que mejor imita la microgravedad del espacio.Los tanques de flotación neutral, grandes piscinasde agua que se usan para entrenar al astronauta,cuando el astronauta sale de una nave en órbita consu traje espacial para realizar una tarea. Se suelencolocar dentro de estas piscinas maquetas a escalanatural de las naves, para familiarizar al astronautacon las maniobras necesarias para realizar una tareacon el traje espacial.

    FUERA DE L A ATMÓSFERACohetes de sondeoLos cohetes de sondeo proporcionan una forma deobtener una microgravedad de buen nivel durantemás de 10 minutos. La nave espacial es lanzada (porun cohete cuyo motor actúa por algunos minutos)en una trayectoria que se curva sobre la Tierra. Al

    Después del despegue, los astronautas

    muestran cambios como: distribución

    alterada de la circulación leucocitaria,

    producción anómala de citocinas,disminución en la actividad de los

    linfocitos natural killer , función deprimida

    de los granulocitos, activación abolida

    de los linfocitos T, niveles alterados

    de inmunoglobulinas, inmunidad

    viral específica alterada y respuestas

    neuroendocrinas alteradas. Durante los

    vuelos es común el incremento de los

    niveles de glucocorticoides y catecolaminas

    en la circulación, lo que podría mediar los

    cambios en el sistema inmune.

    Efectos fisiológicos en un ambiente de microgravedad

  • 8/18/2019 un153c

    11/12

    Vol. 58, N.o 3. Mayo-Junio 2015 2323

    alcanzar cierta velocidad y una altitud de 1000 km,la trayectoria de caída de la nave será paralela a lacurvatura de la Tierra, consiguiendo la condicióno ambiente de microgravedad.

    CONCLUSIONES El ambiente hallado en los vuelos espaciales se ca-racteriza por temperaturas extremas, micrograve-dad, radiación cósmica galáctica y solar, ausenciade presión atmosférica, y micrometeoritos de altavelocidad.

    Como consecuencia de la exposición a este am-biente particular, tienen origen una serie de altera-ciones específicas en la fisiología de los astronautasque requieren la atención de médicos y científicos

    en un contexto interdisciplinario. La microgravedadejerce el efecto más amplio y largo del ambientehallado en los vuelos espaciales sobre la fisiologíahumana; todos los sistemas orgánicos sufren al-teraciones en cierto grado. Estos mecanismos dereacción pueden ser apropiados durante el desarro-llo de un vuelo en condiciones de microgravedad,pero son inapropiados al momento del retorno al

    ambiente terrestre. El proceso de adaptación a estascondiciones involucra diversos cambios complejosen el cuerpo humano tanto en exposiciones porperiodos cortos, como prolongados. Estos cam-bios pueden derivar en problemas de salud previosa la exposición al ambiente del espacio, durantee incluso posterior a esta exposición. Los progra-mas Gemini, Apolo, Skylab, la Estación EspacialInternacional, así como el Programa CommercialCraw, todos ellos desarrollados por la Administra-ción Internacional de la Aeronáutica y del Espacio,han aportado conocimientos puntuales respectoa los efectos de la microgravedad sobre la fisiolo-gía humana; sin embargo, hasta este momento noexiste evidencia científica que permita explicar en

    su totalidad y de forma universal la interacción serhumano-espacio, y los efectos que de ella resultan.La ciencia continúa en el desarrollo de distintaslíneas de investigación que den como resulado unacomprensión satisfactoria y completa de este fenó-meno, lo cual tendrá impacto directo en el diseño ydesarrollo de misiones espaciales seguras para cadauno de sus integrantes.

    Figura 5. Ejemplo esquemático de los Vuelos parabólicos para simulación de la microgravedad.

    R. Carrillo Esper, J.A. Díaz Ponce Medrano, C.A. Peña Pérez, O.I. Flores Rivera, A.Ortiz Trujillo, O. Cortés Antonio, J. Cruz de Jesús, L.M. Méndez Saucedo

    47º

    42º

    Punto de inyección

    Hipergravedad

    20 segundos

    Ingravidez

    22 segundos

    Hipergravedad

    20 segundos

    Punto de recuperación

    1 minuto 10 segundos

    8500 m

    7600 m

    6100 m

    370 km/h

    570 km/h

    825 km/h

  • 8/18/2019 un153c

    12/12

    Revista de la Facultad de Medicina de la UNAM2424

    REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS1. Legner K. Humans in Space & Space Biology. Vienna: Uni-

    ted Nations Office for Outer Space Affairs; 2003. pp 79-82.2. Rogers MJ, Vogt GL, Wargo MJ. Te Mathematics of

    Microgravity. Washington, DC: National Aeronautics and

    Space Administration; 1997.3. Rogers MJ, Vogt GL, Wargo MJ. Microgravity, A eacher’s

    Guide With Activities in Science, Mathematics, and ech-nology. Washington, DC: Naional Aeronautics and Sapce

     Administration; 1997.4. García EJ. Un ambiente hostil: La conquista del espacio

    exigirá al hombre adaptarse a un medio que no es el suyo.Rev Información y Actualidad Astronómica. 2008;25.

    5. Williams D, Kuipers A, Mukai C, Tirsk R. Acclimationduring space flight: effects on human physiology. Can Med

     Assoc J. 2009;180(13):1317-23.6. Ad Hoc Committee of Members of Te Space Medicine

     Association and the Society of NASA Flight Surgeons.Human Health and Performance for Long-Duration Spa-

    ceflight. Aviat Space Environ Med. 2008;79:629-35.7. Levine BD, Iwasaki K, Zhang R, Zuckerman JH, Pawel-

    czyk JA, Diedrich A, et al. Human cerebral autoregula-tion before, during and after spaceflight. J Physiol. 2007;579(3):799-810.

    8. Mader H, Gibson CR, Pass AF, et al. Optic disc ede-ma, globe flattening, choroidal folds, and hyperopic shi-fts observed in astronauts after long-duration spaceflight.Ophthalmology. 2011;118(10):2058-69.

    9. Kim DH, Parsa CF. Space flight and disc edema. Ophtal-mology. 2012;119(11):2420-1.

    10. Yates BJ, Kerman IA. Post-spaceflight orthostatic intole-rance: posible relationship to microgravity-induced plas-ticity in the vestibular system. Brain Research Rev. 1998;28:73-82.

    11. West JB. Physiology of a Microgravity Environment, His-torical Perspectives: Physiology in microgravtiy. J ApplPhysiol. 2000;89:379-84.

    12. Mergner , Rosemeier . Interaction of vestibular, somato-sensory andvisual signals for postural control and motionperception under terrestrial and microgravity conditions –a conceptual model. Brain Research Rev. 1998;28:118-35.

    13. Dizio P, Lackner JR. Influence of gravitoinertial force levelon vestibular and visua l velocity storage in yaw and pitch.Vision Research. 1992;32:111-20.

    14. Messerotti BS, Bianchin M, Angri lli A. Effects of simula -ted microgravity on brain plasticity: A startle reflex habitua-tion study. Physiol & Behavior. 2011;104:503-6.

    15. Watenpaugh DE, Hargens AR. Te Cardiovascular Sys-tem in Microgravity. Handbook of Physiology, Environ-mental Physiology 2011.

    16. Antonutto G, Di Prampero PE. Cardiovascular decondi-tioning in microgravity: some possible countermeasures.Eur J Appl Physiol. 2003;90:283-91.

    17. Premkumar K, Lee P. Gravitational Effects on the Car-diovascular System. Manual for Instructors: GravitationalEffects on the Cardiovascular System. 2009;2-21.

    18. Aubert AE, BEckers F, Verheyden B. Cardiovascularfunction and basics of physiology in microgravity. ActaCardiol. 2005;60(2):129-51.

    19. Borchers A, Keen CL, Gershwin ME. Microgravity and

    immune responsiveness: implications for space travel. Nu-trition. 2002;18(10):889-98.

    20. Hauschild S, auber S, Lauber B, Tiel CS, Layer LE,Ulrich O. cell regulation in microgravity – Te currentknowledge from in vitro experiments conducted in space,parabolic flights and ground-based facilities. Acta Astro-nautica. 2014;104:365-77

    21. Sonnenfeld G, Shearer W. Immune function during spaceflight. Nutrition. 2002;18(10):899-903.

    22. Fitzgerald W, Chen S, Walz C, Zimmerberg J, MargolisL, Grivel J. Immune suppression of human lymphoid tis-sues and cells rotating suspension culture and onboard theInternational Space Station, In vitro Cell. Dev Biol Anim.2009;45:622-32.

    23. Li Q, Mei Q, Huyan , Xie L, Che S, Yang H. Effectsof simulated microgravity on primary human NK cells.

     Astrobiol. 2013;13(8):703-14.24. Buckey JC. Bone loss: managing calcium and bone loss in

    space. In: Barratt MR,Pool SL, editors. Space physiology.New York (NY): Oxford University Press; 2006. pp 5-21.

    25. Shackelford LC. Musculoskeletal response to space flight.En: Principles of clinical medicine for space flight. New

     York (NY): Springer Science and Business Media; 2008.p. 293-306.

    26. Clement G. Musculo-skeletal system in space. In: Fun-damentals of space medicine. Dordrecht, Netherlands:Kluwer Academic Publishers; 2003. p. 173-204.

    27. Lang , LeBlanc A, Evans H, et al. Cortical and trabecularbone mineral loss from the spine and hip in long-durationspaceflight. J Bone Miner Res. 2006;19:1006-12.

    28. Cann C. Response of the skeletal system to spaceflight. In:Churchill SE, editor. Fundamentals of space lifesciences.Vol. 1. Malabar (FL): Krieger publishing company. 1997.p. 83-103.

    29. Cancedda R. Te skeletal system. In: Fitton B, BattrickB, editors. A world without gravity: research in space forhealth and industrial processes. Paris (France): EuropeanSpace Agency; 2001. p. 83-92.

    30. Clement G. Musculo-skeletal system in space. En: Fun-damentals of space medicine. Dordrecht, Netherlands:Kluwer Academic Publishers; 2003. p. 173-204.

    31. Shackelford LC. Musculoskeletal response to space flight.In: Barratt MR, Pool SL, editors. Principles of clinical me-dicine for space flight. New York (NY): Springer Scienceand Business Media; 2008. p. 293-306.

    32. Buckey JC Jr. Muscle loss: approach to maintaining stren-gth. In: Space physiology. New York (NY): Oxford Uni-versity Press; 2006. p. 77-100.

    33. Pletser V. Preparing for future: European students conduc-ting microgavity investigations during parabolic flights.

     Journal Microgravity News. 1995;8:95.

    Efectos fisiológicos en un ambiente de microgravedad