火星への長い旅でも宇宙飛行士の心臓は大丈夫――運動が鍵となる新研究
火星への往路に6～9ヶ月を要する人類初の有人ミッションに向け、長期の微小重力環境が宇宙飛行士の心臓に及ぼす影響への懸念が払拭された。テキサス大学サウスウェスタン医学センターのベンジャミン・レヴァイン博士が主導する研究がこのほど学術誌『Circulation』に発表され、適切な運動プログラムを実施すれば、火星到着時に重大な心臓疾患なく活動可能だと示唆している。
無重力がもたらす心臓の変化
宇宙では重力が働かないため、心臓は地上とは全く異なるメカニズムで機能する。地上では重力に逆らって脳や上半身に血液を送る必要があるが、微小重力下では血液は自然と上半身に移動する。この環境に長期間さらされると、心臓は徐々に適応し、ポンプとしての働きが低下していく。その結果、心臓自体が縮小してしまう。
この変化は潜在的に危険だ。心臓が小さくなりすぎると、火星に着陸した際に血圧低下、体力の低下、場合によっては失神――医学用語で「起立不耐症」（orthostatic intolerance）と呼ばれる症状――を引き起こす可能性がある。そうなれば、科学調査を始める前にミッションが終わりとなりかねない。
運動による心機能の維持
この問題への対策として、運動科学者たちは長期宇宙滞在中に宇宙飛行士が実施すべき厳密なプロトコルを開発してきた。今回発表された研究は、このプログラムに従った場合の心臓への影響を詳しく調べるため実施された。
研究では13人の宇宙飛行士（男性9人、女性4人）が対象となり、各自が少なくとも6ヶ月間国際宇宙ステーション（ISS）に滞在した。飛行中は専門的な心エコー図検査用の超音波機器を自ら操作して心臓を監視し、心容積、血流、筋肉の負荷を追跡した。計測は15日目、30日目、75日目、135日目、そしてISS滞在終盤の約15日前の5回実施された。
各宇宙飛行士は毎日約2時間、有酸素運動と抵抗訓練の両方に取り組んでいた。研究チームはさらに、22度に傾けたテーブルの上に宇宙飛行士を寝かせることで火星の重力環境を「シミュレート」し、その状態での心臓の強度も調べた。
火星到着時に必要な体調を確認
結果は明確だった。滞在初期には心臓がポンプとして送り出す血液量と心臓そのものの容積が減少した。研究チームはこれを、新しい微小重力環境への適応とミッション初期段階での相対的に低い運動量の組み合わせに起因すると判断した。
しかし継続的な運動に取り組むようになると、心臓は正常な状態へ戻り始めた。ISS滞在終了時点では、宇宙飛行士たちは本質的に飛行前の心臓の健康状態に復帰していた。さらに重要なことに、火星の重力よりもはるかに高い地球の重力環境にも耐える能力を保持していた。
2030年代の火星有人着陸計画の立案にあたり、この研究は大きな不確実性を解消した。もちろん深宇宙放射線や失明など、他の医学的課題は依然として残されている。だが少なくとも、運動を継続する限り、宇宙飛行士が火星到着時に心臓の機能不全で倒れることはないという確実性が得られた。
出典: Universe Today
