Прыжковые тренировки могут помочь астронавтам на Луне и Марсе

Автор: Pixabay/CC0 Public Domain

Согласно новому исследованию Университета Джонса Хопкинса, прыжковые тренировки могут помочь астронавтам предотвратить повреждение хрящей, которое им, скорее всего, грозит во время длительных миссий на Марс и Луну.

Исследование дополняет текущие усилия космических агентств по защите астронавтов от ухудшения физической формы из-за низкой гравитации, что является важнейшим аспектом их способности совершать выходы в открытый космос, управлять оборудованием и ремонтировать его, а также выполнять другие физически сложные задачи.

Исследование, показывающее, что коленный хрящ у мышей стал здоровее после упражнений на прыжки, опубликовано в журнале npj Microgravity.

«Поскольку следующим шагом в исследовании космоса человеком станет полет на Марс и длительное пребывание на постоянных базах на Луне, повреждение хрящей является действительно серьезной проблемой, которую космическим агентствам необходимо решить, несмотря на то, насколько плохо она изучена», — сказал автор исследования Марко Чиаберже, астрофизик из Университета Джонса Хопкинса, Научного института космического телескопа и Европейского космического агентства.

«Положительный эффект, который мы увидели у этих мышей, огромен, и его масштабы были неожиданными. Они могут, по сути, сделать свои хрящи толще, если прыгают. Возможно, космонавты могли бы использовать подобные тренировки перед полетом в качестве профилактической меры».

Здоровый хрящ необходим для безболезненного движения, поскольку он смягчает суставы и уменьшает трение костей. Но хрящ заживает медленно и не восстанавливается так быстро, как другие ткани.

Длительные периоды бездействия — будь то постельный режим, травма или космический полет — могут ускорить разрушение хряща. Космическая радиация также может ускорить этот эффект, и эксперименты Европейского космического агентства показали доказательства деградации хряща у астронавтов, которые проводят несколько месяцев на борту Международной космической станции.

«Подумайте о том, чтобы отправить кого-то в путешествие на Марс. Они прилетают туда и не могут ходить, потому что у них развился остеоартрит коленей или бедер, и их суставы не функционируют», — сказал Чиаберже.

«Космонавты также часто выходят в открытый космос. Они пять раз обслуживали космический телескоп «Хаббл», и в будущем им придется проводить больше времени в космосе и на Луне, где мы построим более крупные телескопы для исследования Вселенной и где им нужно будет оставаться максимально здоровыми».

Предыдущие исследования показали, что бег на беговой дорожке может помочь замедлить разрушение хряща у грызунов. Новое исследование Университета Джонса Хопкинса добавляет доказательства, демонстрируя, что прыжковые упражнения могут предотвратить потерю суставного хряща в коленях и фактически могут улучшить здоровье хряща.

Исследователи обнаружили, что у мышей в девятинедельной программе ограниченного движения наблюдалось истончение хряща и клеточная кластеризация, что является ранними признаками артрита. Но у мышей, которые тренировались прыгать три раза в неделю, наблюдался противоположный эффект — более толстый, здоровый хрящ с нормальной клеточной структурой.

Исследование показало, что у мышей с ограниченной подвижностью толщина хряща снизилась на 14%, тогда как у мышей из группы прыжковой тренировки она увеличилась на 26% по сравнению с контрольной группой. Кроме того, у мышей, занимающихся прыжками, хрящ был на 110% толще, чем у мышей из группы с ограниченной активностью.

Прыжки также повышают прочность костей. Команда обнаружила, что у прыгающих мышей плотность минералов в костях голени на 15% выше. Трабекулярная кость — губчатая костная ткань, которая поглощает удар — была значительно толще и прочнее.

Итальянский космонавт Саманта Кристофоретти использует усовершенствованное устройство для силовых упражнений на борту Международной космической станции для имитации поднятия тяжестей в условиях микрогравитации. Автор: NASA / ESA

«Сила ног особенно важна и сильнее всего страдает от микрогравитации, поэтому любые процедуры, которые могут устранить множественные аспекты мышечной детренированности и, возможно, даже сократить двухчасовую ежедневную потребность в упражнениях в космосе, были бы весьма приветствуемы», — сказал автор Марк Шелхамер, профессор отоларингологии в Медицинской школе Джонса Хопкинса и бывший главный научный сотрудник Программы исследований человека НАСА.

«То же самое рассуждение применимо к целостности костей, включая хрящ. Растет признание важности хряща как отдельного компонента целостности костей, и это исследование вносит вклад в это понимание».

Хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить, получат ли люди те же преимущества, результаты предлагают многообещающую информацию для защиты хрящевой и костной структуры. Прыжковые упражнения могут быть включены в предполетные программы для подготовки суставов к космическому путешествию, а специально разработанные тренажеры могут помочь интегрировать подобные тренировки в космосе.

По словам автора исследования Чэнь-Мин Фаня, биолога по опорно-двигательному аппарату из Carnegie Science, исследование может помочь ученым изучить, как прыжковые тренировки могут не только помочь пациентам с артритом, но и улучшить здоровье хрящей с помощью общеприменимых упражнений.

Исследователи подчеркивают необходимость дальнейших исследований для определения идеального объема и частоты упражнений для сохранения и укрепления хряща. Будущая работа также будет направлена на изучение того, могут ли прыжковые тренировки помочь обратить вспять потерю хряща и могут ли упражнения помочь астронавтам укрепить хрящ и восстановить повреждения, полученные в результате космического полета.

«Теперь, когда мы получили первую подсказку о том, что один тип упражнений может увеличить хрящ, что ранее было совершенно неизвестно, мы можем начать изучать другие типы хрящей. А как насчет мениска? Может ли он также стать толще?» — сказал Фань, который также является внештатным профессором в Университете Джонса Хопкинса.

«Это исследование может помочь в изучении повышения производительности, а не просто сосредоточиться на патологических состояниях, и помочь спортсменам или практически любому человеку, заинтересованному в выполнении правильных упражнений для улучшения своей производительности».

Больше информации: Marco Chiaberge et al, Plyometric training increases thickness and volume of knee articular cartilage in mice, npj Microgravity (2025). DOI: 10.1038/s41526-025-00458-z

Источник: Johns Hopkins University