宇宙空間での長期滞在は、人体に様々な変化をもたらします。中でも、骨密度の低下は深刻な問題です。最新の研究では、長期宇宙ミッションを経験した宇宙飛行士は、帰還後1年を経ても骨の回復が十分でない可能性が示唆されています。
最新研究で明らかになった骨への影響
「宇宙飛行が骨組織に及ぼす悪影響は、決して軽視できない」
これは、先日「Scientific Reports」に掲載された論文の冒頭の一文です。カルガリー大学のLeigh Gabel氏とSteven Boyd氏を中心とした研究チームは、3ヶ月以上の長期宇宙飛行を経験した宇宙飛行士を対象に調査を実施。その結果、彼らの骨は地球帰還後1年を経ても完全には回復せず、特に下肢の骨において顕著な骨の老化が見られることが明らかになりました。
帰還後1年でも骨量減少、地上10年分に相当
Gabel氏は、「帰還後1年を経ても、多くの宇宙飛行士の体重を支える骨は部分的にしか回復していませんでした。これは、宇宙飛行による骨量減少が、地上で10年分の加齢に相当する骨量減少と同じレベルであることを示唆しています」と述べています。
しかし、希望の光もあります。それは、宇宙空間での筋力トレーニングが骨量低下を抑制し、回復を促進する可能性があるということです。過去の研究では、宇宙飛行中に下半身の筋トレ量を増やした宇宙飛行士は、骨密度と骨強度を維持する傾向が見られました。
17名の宇宙飛行士を対象とした調査
今回の研究は、重力が私たちの骨の健康にいかに重要であるかを改めて示しています。地上では、重力に適応することで骨が常に強化されています。しかし、宇宙空間では重力がほとんどないため、骨密度は徐々に低下していきます。
Gabel氏は、「骨量は、加齢、怪我、運動不足など、様々な要因で減少します。宇宙飛行士の骨の変化を研究することは、短期間で起こる骨のプロセスを理解する貴重な機会となります」と述べています。
骨強度、骨密度、海綿骨への影響
研究チームは、テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センターで、過去7年間に長期宇宙ミッションに参加した17名の宇宙飛行士（男性14名、女性3名）を対象に調査を実施しました。宇宙飛行士は、宇宙滞在前、帰還後6ヶ月、12ヶ月の時点で、脛骨と橈骨のCTスキャンを受け、骨強度、骨塩量、骨組織厚などが測定されました。また、宇宙滞在中と帰還後の運動習慣（デッドリフト、トレッドミルでのランニング、サイクリングなど）も記録されました。
調査の結果、17名中16名の脛骨は完全に回復していませんでした（橈骨は比較的変化が少なかった）。脛骨の骨強度は、宇宙飛行前に平均10,579ニュートンだったものが、帰還直後には10,084ニュートンに低下し、495ニュートン減少しました。帰還後1年間で部分的に回復したものの、宇宙飛行前の骨強度より152ニュートン低いままでした。
骨密度も同様に低下しました。宇宙飛行士の骨密度は、宇宙飛行前に平均326mg/cm³だったものが、帰還後には282.5mg/cm³に低下し、43.5mg/cm³減少しました。研究チームは、「今回の結果は、微小重力が骨の強度、密度、海綿骨の微細構造に不可逆的なダメージを与える可能性を示唆しています」と述べています。
海綿骨とは、骨の内部にある網目状の骨組織のことです。骨の数値は、宇宙滞在期間が長いほど悪化する傾向が見られました。6ヶ月以上滞在した宇宙飛行士は、それよりも短い期間の宇宙飛行士よりも回復が遅れていました。一方、宇宙滞在中にデッドリフトを頻繁に行った宇宙飛行士は、脛骨の骨塩密度が比較的早く回復していました。
筋トレが骨量低下抑制、回復促進に寄与
論文では、「今後の探査ミッションでは、居住スペースの制約を考慮し、運動器具を最適化する必要がある。筋力トレーニング（特にデッドリフトや下半身の運動）は、骨量低下を防ぐための重要な手段であるが、宇宙滞在中の運動にジャンプ運動を取り入れることで、骨量低下をさらに抑制し、運動時間を短縮できる可能性がある」と述べられています。
NASAのアルテミス計画では、月面と月軌道に長期滞在可能な拠点を建設することを目指しています。また、将来の火星有人探査も視野に入れています。これらの長期宇宙ミッションにおいて、筋肉の萎縮や骨強度の低下だけでなく、微小重力が心臓、目、脳、脊椎、細胞、運動能力全体に及ぼす悪影響を理解し、対策を講じることが不可欠です。
