Corazón que late, sin gravedad

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Artículo de Dauna Coulter publicado en Sciencie@NASA (http://science.nasa.
gov/headlines/y2009/10jul_cardio.htm?
list1324412
)
Cuando los astronautas viajan por el espacio, el corazón pierde algo que necesita: la fuerza de gravedad de la Tierra. ¿Representa esto un problema? La NASA está llevando a cabo un nuevo estudio para averiguarlo.
Todos hemos visto imágenes de los astronautas contorsionándose y planeando gráciles, como peces en una pecera, en el interior de la Estación Espacial Internacional. Parece muy relajante. Pero aunque todo esto parezca tan agradable, la caída libre tiene sus desventajas. Arriba, en la estación espacial en órbita alrededor de la Tierra, el cuerpo no tiene peso. De hecho, si uno no se sujeta a algo mientras duerme, no se sabe en qué parte de la estación espacial despertará. Incluso podría suceder que uno se despierte incrustado en algún recoveco ubicado cerca de una esclusa de aire. Sin embargo, los astronautas de la estación espacial sólo aparentan estar flotando. De hecho, se encuentran “en caída libre”, lo cual significa que la fuerza que mayor influencia ejerce sobre ellos es la gravedad. En la estación espacial, el empuje gravitacional proviene de la Tierra porque es el cuerpo grande más cercano.

La estación espacial está en caída libre mientras orbita la Tierra. Si no hubiera fuerzas que actúan sobre la estación espacial, ésta viajaría en línea recta alejándose de la Tierra. Debido a que la Tierra tira a la EEI hacia ella mientras viaja a 7.900 metros por segundo en forma paralela a la superficie de nuestro planeta, la EEI se mueve en círculo alrededor de la Tierra. La fuerza de gravedad que actúa tanto sobre los astronautas en la EEI como sobre la misma EEI es aproximadamente nueve décimas partes de su valor sobre la superficie de la Tierra. ¿Por qué cree que los astronautas de la NASA que están a bordo de la EEI no sienten peso en su cuerpo? Sólo se siente peso cuando alguna cosa empuja contra nuestro cuerpo. La EEI no puede empujar a los astronautas porque tanto la EEI como los astronautas de la NASA se desplazan en caída libre a la misma velocidad. (Viajan a la misma velocidad y en la misma dirección.)

“Cuando los astronautas regresan a la Tierra luego de haber permanecido en el espacio durante un largo tiempo, no sólo están ‘confundidos’ su sistema vestibular y su sentido cinestésico”, dice el Dr. Benjamin Levine, del Centro Médico del Sudoeste, de la Universidad de Texas, “sino que sus huesos y sus músculos están deteriorados también”.

En el espacio, mucho más que en la Tierra, el juego parece ser “o lo usas o lo pierdes”. El cuerpo humano, y cada una de sus partes, necesitan trabajar para permanecer en estado vital. Los huesos deben soportar peso para poder mantener su densidad y su fortaleza. Los músculos deben empujar o tirar contra alguna resistencia para continuar en forma; si no trabajan, se atrofian.

¿Esto se aplicará también para el corazón, nuestro músculo principal?

Para encontrar la respuesta, la NASA ha iniciado un nuevo estudio al que ha llamado Integración Cardiovascular. Este experimento está auspiciado en su totalidad por mecanismos de apoyo económico de la NASA, utilizando subsidios para el Centro Médico del Sudoeste, de la Universidad de Texas, y el Centro de Ciencias de la Salud, de la Universidad de Texas, en Houston, y está respaldado por la administración pública local y contratistas del Centro Johnson para Vuelos Espaciales. El nombre completo del estudio es Atrofia Cardíaca y Disfunción Diastólica Durante y Después de Viajes Espaciales por Tiempos Prolongados: Consecuencias funcionales de la intolerancia ortoestática, capacidad de ejercicio y riesgo de arritmias cardíacas (Integración Cardiovascular).

“Ya sabemos que los astronautas pierden masa cardíaca y capacidad para hacer ejercicios cuando permanecen durante largo tiempo dentro de un ambiente de microgravedad”, dice Julie Robinson, científica del programa de la Estación Espacial Internacional (EEI), del Centro Johnson para Vuelos Espaciales. “Nuestra sospecha es que esto pueda llevar a alteraciones en las funciones del corazón, lo cual a su vez podría causar baja tensión arterial y hasta desvanecimientos en el momento en que los astronautas regresan a la gravedad. Pero necesitamos contar con información detallada. En el futuro, los astronautas pasarán cada vez más tiempo en el espacio, e incluso vivirán y trabajarán en la Luna y en Marte. Queremos saber exactamente de qué modo el hecho de vivir en el espacio afectará el corazón de los astronautas y su función cardíaca”.

El Dr. Levine es el investigador principal del experimento que desarrolla en colaboración con el Dr. Michael Bungo, del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas, en Houston. El equipo de investigadores ha conseguido el apoyo de otros expertos en temas cardiovasculares para realizar el estudio (el cual está catalogado, hasta la fecha, como el más completo y avanzado de su tipo).

“Estamos investigando cómo, cuánto y cuán rápido se produce el deterioro en el corazón durante los viajes espaciales que se realizan por períodos prolongados”, dice Levine.

La tripulación de la nave espacial, cuya cantidad total de integrantes aumentó recientemente a seis personas, ayudará a Levine y a su equipo de investigadores a encontrar respuestas y lo harán prestándose a ser objetos de estudio de la investigación denominada Integración Cardiovascular. El experimento llevará más de dos años (un período lo suficientemente largo como para poder recoger bastantes datos de 12 astronautas diferentes antes, durante y después de realizar sus tareas en el espacio).

“Estamos incorporando los instrumentos más sofisticados que hayan sido utilizados hasta el momento en un experimento como este para mirar dentro del corazón y de sus cámaras y válvulas”, relata Levine. Antes y después del viaje espacial se utilizarán las técnicas de resonancia magnética nuclear y de ecocardiografía. Las ecocardiografías también serán usadas durante el vuelo.

Una técnica especial de diagnóstico por imágenes, llamada espectroscopía por resonancia magnética, también será utilizada para cuantificar la cantidad de grasa que hay en el corazón de los sujetos.

Tanto antes como después del vuelo, los sujetos serán recostados sobre una mesa a ángulos que se aproximen a varios niveles de gravedad (desde los niveles experimentados en la Luna hasta aquellos que se experimentan en la Tierra). Durante el transcurso de estas pruebas, se monitorizarán la frecuencia cardíaca y la tensión arterial de cada sujeto y se medirá el flujo de sangre de este órgano usando una ecocardiografía.

La respuesta del cuerpo de los sujetos al estrés del ejercicio será determinada antes y después del vuelo haciendo que éstos se ejerciten mientras se mide su frecuencia cardíaca, su tensión arterial y el flujo de sangre que proviene del corazón.

En diversas ocasiones durante el estudio, se harán electrocardiogramas y cada uno de ellos durará hasta 48 horas. Estos registros se realizarán simultáneamente con mediciones continuas de la tensión arterial y de la actividad (usando unos dispositivos registradores en la cintura y en el tobillo) con el propósito de estimar la cantidad de trabajo que realiza diariamente el corazón tanto en la Tierra como en el espacio.

“Esta es la primera investigación que utiliza técnicas de eco-Doppler avanzadas para monitorizar la estructura y función del corazón durante estadías largas en el espacio y confirmar lo que encontremos utilizando herramientas de resonancia magnética nuclear de avanzada desde la Tierra. Estamos usando, por ejemplo, una ecocardiografía para determinar la manera en la cual la atrofia del músculo cardíaco influye sobre el modo en el que el corazón se relaja y vuelve a llenarse de sangre. Asimismo, empleamos una RMN (resonancia magnética nuclear) con el fin de cuantificar esta atrofia con precisión y determinar si es que este órgano forma cicatrices o es infiltrado por la grasa”.

La ecocardiografía usa las ondas de sonido de alta frecuencia que son recogidas cuando reflejan diferentes partes del corazón. Los ecos son convertidos en imágenes con movimiento que permiten a los investigadores ver una película del corazón en acción a medida que la sangre continúa fluyendo dentro del órgano. La información que provee la película sobre lo que ocurre antes, durante y después del vuelo espacial permite al equipo de investigadores identificar los cambios mecánicos que ocurren en el corazón de una persona luego de haber permanecido alejada de la gravedad de la Tierra durante un largo tiempo. Con la RMN, los científicos pueden observar detalladas imágenes por computadora de los tejidos del corazón con el fin de establecer con certeza el tipo de atrofia que se ha producido.

“Estamos respondiendo preguntas como por ejemplo: ‘¿el deterioro tiene que ver sólo con el tamaño, como la pérdida de masa muscular que experimentaría Arnold Schwarzenegger si dejara de levantar pesas, o es que el corazón forma cicatrices o las células mueren?'”

El equipo de investigadores también está estudiando los efectos de la atrofia del corazón sobre la capacidad de los miembros de la tripulación para ejercitarse y la probabilidad de desarrollar arritmias cardíacas inusuales tanto mientras se encuentran en la estación espacial como después de regresar a la Tierra. Además, los investigadores observarán de cerca otros temas de índole cardiovascular, tales como el modo en el cual la baja tensión arterial responde al regreso a un ambiente de gravedad, en los niveles que se experimentan en la Tierra, en la Luna y en Marte.

“Los resultados que obtengamos van a ser de utilidad para poner a punto protocolos de ejercicio para la tripulación de la nave espacial”, dice Robinson. “También aprenderemos a observar aquellos aspectos del corazón de los astronautas a los que debemos prestar más atención antes de enviarlos a Marte, por ejemplo. Identificaremos un conjunto de factores de riesgo que puede ayudar a los médicos a determinar cuáles son los mejores candidatos para realizar las misiones espaciales de larga duración”.

Y Levine añade: “No obstante, puede suceder que demostremos que al corazón le va bien en el espacio y que las estrategias que se usan actualmente para mantener a los astronautas en forma son adecuadas también para lograr que este órgano funcione de manera normal y saludable. Si así fuera, los médicos podrían enfocar su atención en otros problemas potencialmente complicados, tales como la pérdida de masa ósea o la exposición a la radiación”.

Cabe destacar que los resultados de este estudio ayudarán a los investigadores en el desarrollo de regímenes preventivos y de rehabilitación para las personas en la Tierra.

“La información que obtengamos de estos experimentos va a tener mucha importancia entre los pacientes que hayan permanecido en cama durante mucho tiempo o aquellos con alguna otra restricción física, así como también entre pacientes con insuficiencia cardíaca congestiva o con cardiopatías e incluso en los casos de envejecimiento normal”.

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