Girifl
‹nsanlar 21. yüzy›lda uzak gezegenlere seyahat etmek ve ayda koloni kurmak amac›yla uzaya gittiklerinde uzay keflfi aktivitelerini k›s›tlayacak ve dünyaya döndükleri za-man onlar› k›r›k riskine maruz b›rakacak bir kemik hasta-l›¤› ile karfl›laflacaklard›r. ‹skeletten kalsiyum kayb› astro-notlarda ayr›ca böbrek tafl› geliflimine de yol açabilir ki,
bu durum uzay yolculu¤u s›ras›nda çok önemli bir sorun haline gelebilir. Yerçekimi olmayan bir ortamda seçilmifl iskelet bölgelerinde kemik mineral dansite (KMD)'sinin her ay ortalama %1-2 kayb›na yol açacak olaylar zinciri-nin bafllayaca¤› yaklafl›k 30 seneden beri bilinmektedir (1,2,3,4) . Astronotlar›n proksimal femur KMD'de 1 ay içinde yaflad›klar› kay›p, postmenapozal kad›nlar›n Dün-ya'da 1 sene içinde kaybetti¤ine eflde¤erdir (5,6) .
Mikroyerçekimi ve Osteoporoz
Microgravity and Osteoporosis
‹nsanlar 21. yüzy›lda uzak gezegenlere seyahat etmek ve koloni kurmak amac›yla uzaya gittiklerinde dünyaya döndük-leri zaman onlar› k›r›k riskine maruz b›rakacak bir kemik hastal›¤› olan osteoporoz ile karfl›laflacaklard›r. Bu derleme uzay yolculu¤u ve scuba dal›fl›nda oldu¤u gibi kemiklere yük binmemesi durumunda iskeletten kalsiyum depolar›n›n h›zl› mo-bilizasyona neden olan olas› mekanizmalar› ve ayn› zamanda astronotlarda kemik kitlesini stabilize edebilecek giriflim-leri gözden geçirmektedir. Yük binmemesi durumunda idrarla kalsiyum at›l›m› artar, barsaklardan kalsiyum emilimi aza-l›r, ve serum kalsiyum seviyeleri artar. Paratiroid hormon ve kalsitriol seviyeleri azal›r. Kemik rezorbsiyonu artarken, for-masyon azal›r. ‹skeletin baz› bölgelerinde kemik mineral dansitesi (KMD) kayb› %1-2 / ay fleklindedir. Karfl›t programlar özellikle egzersizlere dayanmaktad›r. Ancak egzersizle elde edilecek osteojenik stimulus kemik kitlesini korumak için ye-tersizdir. Farmasötik ajanlar›n astronotlarda osteoporozu engelledi¤ine dair veriler de mevcut de¤ildir. Uzayda farma-sötik ajanlarla yap›lacak çal›flmalar planlanmaktad›r. (Osteoporoz Dünyas›ndan 2006;12:64-9)
Anahtar Kelimeler: Mikroyerçekimi, osteoporoz, uzay uçuflu, scuba dal›fl›
As human beings venture into space to travel to distant planets and to colonize, they will be confronted with osteopo-rosis that could put them at risk for fracture when they return to Earth. This paper reviews the possible mechanisms by which unloading of the skeleton -such as during space flight and scuba diving- results in rapid mobilization of calcium stores from the skeleton and also the interventions to stabilize bone loss in astronauts. Weightlessness increases urinary calcium excretion, decreases intestinal calcium absorption, and increases serum calcium level, with decreased levels of se-rum parathyroid hormone and calcitriol. Bone resorption is increased, whereas bone formation is decreased. The loss of bone mineral density (BMD) in some regions of the skeleton is 1.0-2.0 % per month.. Countermeasure programs have depended solely upon exercise. However, osteogenic stimulus from exercise has been shown to be inadequate to main-tain bone mass. There are also no data to show the efficacy of pharmaceutical agents for prevention of osteoporosis in astronauts. Trails using pharmaceutical agents in space are being planned. (Osteoporoz Dünyas›ndan 2006;12:64-9)
Key words: Microgravity, osteoporosis, spaceflight, scuba diving
Y
Yaazz››flflmmaa AAddrreessii:: Dr. Yeflim Kirazl›, Ege Üniversitesi T›p Fakültesi Fiziksel T›p ve Rehabilitasyon Anabilim Dal›, Bornova, ‹zmir, Türkiye Tel.: 0232 342 87 21 Gsm: 0536 568 55 34 E-mail: yesim.kirazli @ ege.edu.tr
Yeflim Kirazl›
Ege Üniversitesi T›p Fakültesi Fiziksel T›p ve Rehabilitasyon Anabilim Dal›, ‹zmir, Türkiye
Summar
y
Summary
Özet
Mikroyerçekimi ortam›nda kemik dansitesindeki azal-ma aç›s›ndan bireyler aras›nda farkl›l›k oldu¤u gibi in-san vücudundaki kemikler de farkl› farkl› etkilenirler. Tek foton absorbsiyometre kullan›larak Skylab 2, 3, ve 4 astronotlar›n›n kalkaneus kemik dansitesinin 59-84 gün süreli uçufllarda ortalama %4 azald›¤› gösterilmifltir (7). Benzer gözlemler kozmonotlarla da elde edilmifltir; 140 gün süreli mikroyerçekimi olan ortamda kalkaneus dan-sitesi %19'a kadar artabilen de¤erlerde azalm›flt›r (8). Yük binen bir kemik olan tibiada da (trabeküler k›s›m) uzay ortam›nda 1 ay içinde kemik dansitesinde azalma gözlenmifltir ve uzay yolculu¤u süresinin artmas›yla da-ha da belirginleflmifltir (4). Bu çal›flmada Rus MIR uzay is-tasyonunda 2 veya 6 ay süreyle kalan 15 kozmonotun KMD'si uzay uçuflu öncesinde ve uçufl tamamland›ktan sonraki hafta içinde ölçülmüfltür (fiekil 1). Tibial korteks-teki kemik kayb›n›n ise 2 ayl›k uçufltan sonra, di¤er bir deyiflle trabeküler k›s›mdaki kay›ptan daha sonra göz-lendi¤i saptanm›flt›r. 6 ay süreli uçufl yapan grupta kor-tikal kemik kayb› trabeküler kemik kayb›na göre daha az belirgindir. Bu durum trabeküler kemikte lokal re-modelasyonun daha fazla olmas›yla aç›klanabilir. Söz konusu kemiklerin aksine, daha az yük binen bir kemik olan radiusta uçufl boyunca dansitede bir azalma e¤ili-mi gözlenmee¤ili-mifltir. Bunun nedeni radiusun kifli uzayda çal›fl›rken önemli bir rol üstlenmesi ve lokomosyon için kullan›lmas› olabilir. Di¤er çal›flmalarda da vücudun alt yar›s›ndaki kay›p üst yar›s›nda oldu¤undan daha fazla-d›r (3, 9). Hatta kozmonotlarda 176 günlük uçufltan son-ra KMD'nin lomber vertebson-ra, pelvis, bacaklarda (en faz-la femur boynu- büyük trokanter) azal›rken, kafatas›, kaburgalar ve kollarda artt›¤› saptanm›flt›r (3). Kemik kayb› yerçekimi olmayan ortamda daha ilk ayda belir-gin hale gelirken, yolculuk sonras› Dünya'da normal
yerçekimi flartlar› alt›nda kemi¤in tekrar kazan›lmas› çok yavafl olmaktad›r. Di¤er bir deyiflle uzay yolculu¤u kadar süre dönüflte Dünya'da beklenilip dansite ölçümü tekrar yap›ld›¤›nda tibial kemik kayb›n›n devam etti¤i gözlenmifltir (4)
Yerçekimsiz Ortam›n Kalsiyum ve
Kemik Metabolizmas› Üzerine Etkisi
‹skelete yük binmenin kalkmas›yla kemiklerden kalsi-yum depolar›n›n h›zla mobilizasyonunun gerçekleflme-sinin kesin mekanizmas› bilinmemekle birlikte olay›n metabolik ve hormonal sonuçlar› aç›kt›r. ‹skelet üzerine yüklenme kalkt›¤› zaman kemik rezorbsiyonundaki ha-fif bir art›flla veya hiçbir de¤ifliklik olmaks›z›n kemik for-masyon h›z› azal›r. Sonuçta kemik forfor-masyonu kemik rezorbsiyonundan daha az olur; idrarla hidroksipirolin, piridolidin ve deoksipiridinolin komplekslerinin at›l›m› artar ve sürekli bir negatif kalsiyum dengesi geliflir (fie-kil 2) (1). Bu serum iyonize kalsiyum konsantrasyonun-da hafif bir yükselmeye yol açar ve bu durum paratiro-id bezlerindeki kalsiyum sensörleri taraf›ndan farkedilir. Kalsiyum sensörü paratiroid bezlerini PTH sentez ve sa-l›n›m›n› azaltmak üzere uyar›r. Kan PTH seviyelerindeki azalman›n çeflitli fizyolojik sonuçlar› vard›r. Serum PTH seviyelerindeki azalma idrarla kalsiyum at›l›m›n› artt›r›r; çünkü distal tübüllerdeki tübüler kalsiyum reabsorbsi-yonu azalm›flt›r. Buna ek olarak, idrarla fosfor at›l›m› azal›r; buna ba¤l› olarak serum fosfor seviyelerinde ha-fif bir yükselme gerçekleflir. Bu durum, dehidratasyonla birlikte böbrek tafl› oluflumunu artt›rabilir. Parathormon üretimindeki azalma osteoblastik aktivite ve kemik for-masyonunu daha da azalt›r; çünkü PTH'nun osteoblast-lar üzerinde anabolik etkisi oldu¤u bilinmektedir. PTH 25(OH)D ve 1,25(OH)2D'nin renal metabolizmas›n›
dü-zenleyen temel faktörlerden biri oldu¤u için PTH seviye-lerindeki azalma intestinal kalsiyum absorbsiyonunda azalmaya neden olur. Bu nedenle iskelet üzerine yük-lenme olmay›nca bir k›s›r döngü oluflur. Uzay yolculu¤u-na ç›kan bir kozmoyolculu¤u-natta yap›lan araflt›rmada üç hafta süreli mikroyerçekimi ortam›nda intestinal kalsiyum
ab-fiekil 1. 6 ayl›k uçuflla iliflkili distal tibia trabeküler ve kortikal bölgelerde bireysel KMD de¤iflikli¤i.
Trabeküler bölgede kay›p daha erken (1.ay) bafllar ve kortikal bölgedeki kayba göre daha belirgindir. Dünya'ya döndükten 6 ay sonra kemik kayb› devam etmektedir (4 no.lu kaynak)
‹‹ll kk dd ee ¤¤ ee rrll ee rree gg öö rree ff aa rrkk ll›› ll›› kk llaa rr ((%% )) D
Diissttaall,, ttrraabbeekküülleerr
P
Prrookkssiimmaall,, kkoorrttiikkaall
Ö
Önnccee SSoonnrraa 6
6 aayyll››kk uuççuuflfl
6 6 aayy tteekkrraarr
6 6 aayyll››kk uuççuuflflllaa
iilliiflflkkiillii ddiissttaall ttiibbiiaaddaa 1111 b biirreeyysseell BBMMDD
d dee¤¤iiflfliikkllii¤¤ii
a
ammbbuullaassyyoonn ssoonnrraass››
1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -20 -21 -22 -23 -24 0,5 -0,5 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0 -3,5 -4,0 -4,5 -5,0 -1,0 0
fiekil 2. ‹skelet üzerine yük binmedi¤i zaman kalsiyum meta-bolizmas›nda oluflan olaylar zinciri
‘Üzerine yük binmeyen’ Kemik 1,25(OH)2D3 ‹ntestinal Ca+2 emilimi
Negatif kalsiyum dengesi Üriner Ca+2 Ca+2 PTH
↓↓
↓↓
↓↓
↑↑
↑↑
sorbsiyonunun azald›¤› gösterilmifltir (10). Ayn› kozmo-notta kalsitriol seviyelerinde ciddi bir bask›lanma göz-lenmifltir. Stronsiyum testi Ca absorbsiyonundaki de¤i-fliklikleri ortaya ç›karmak için geçerli bir testtir. Kalsitri-ol Ca absorbsiyonunun en önemli düzenleyicisidir. ‹ske-letten yük kalkmas› sonucunda plazma kalsitriolündeki düflmenin kalsitriol klirensindeki art›fltan ziyade yap›-m›ndaki azalma nedeniyle oldu¤unu gösterir hayvan çal›flmalar› vard›r. Kalk›flla kalsitriol üretimindeki azal-ma aras›nda bir zaazal-man serum 25OH D2normal
s›n›rlar-da kalm›flt›r. 186 gün süreli uçufltan sonra serum kalsit-riol seviyelerinin düflük olmas› kalsitkalsit-riol metabolizma-s›ndaki de¤iflikliklerin (muhtemelen Ca absorbsiyonun da) geçici olmad›¤›n›, aylarca devam etti¤ini düflündür-mektedir. Kalsitrioldeki azalma serum CTx'tekinin tersi-ne de¤ifliklikle paralele gitmekteydi. Artm›fl osteoklas-tik aktivite ve renal kalsitriol sentezi süpresyonu aras›n-da bir ba¤lant› olabilir. Serum CTx muhtemelen sadece kalsitriol sentezini etkileyen faktörlerin bir belirleyicisi-dir. Kemik hücre aktivitesindeki normalleflmenin gecik-mesi kalsitriol üretimini etkilemifl olabilir. Kalsitriolun insan dolafl›m›ndaki yar› ömrü 4-6 saattir. Serum kalsit-riolundeki azalman›n geç bafllamas› ve sebat etmesi mikroyerçekiminin kalsitriol sentezinde akut bir etki oluflturmad›¤›n› gösterir. Serum kreatinin seviyelerinde de¤iflme olmamas› böbrek fonksiyonlar›ndaki de¤iflme-nin kalsitriol seviyelerindeki düflmeden sorumlu olmad›-¤›n› gösterir. Düflük serum kalsitriol seviyeleri ve Ca ab-sorbsiyonunda azalma düflük eksojen vit D deste¤i so-nucu da olabilir.Ancak total serum 25OHD düzeyleri uçuflta düflmemifltir. Bu da vit D deste¤inin Ca metabo-lizmas›ndaki de¤iflikliklerden sorumlu olmad›¤›n› dü-flündürmektedir. Eksojen vit D deste¤inin sa¤lanmas› vi-tamin D2deste¤ine ba¤l› yüksek serum 25OH D2
sonu-cundad›r. Uçufl sonras› ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda uçufl s›ra-s›ndaki azalm›fl serum 25OH D3Mart ve A¤ustos
aylar›n-da aras›naylar›n-daki kutanöz Vit D sentezi mevsimsel farkl›l›k-lar›n› yans›tabilir. Uçuflta biyolojik olarak düflük etkinlik-te total UV mevcuttu (1 MED). Bu doz serum 25OHD
se-viyelerini de¤ifltirmez. Bunun sonucunda sadece 19 günlük uzay uçuflunun intestinal Ca absorbsiyonunu azaltt›¤›, daha fazla say›da astronot/kozmonotta bu de-¤iflikliklerin bafllang›ç ve süresini araflt›racak çal›flmalar gerekti¤i söylenebilir.
Sürekli yatak istirahatinin yapt›r›ld›¤› modellerde de uzay uçuflu yapanlarda oldu¤u gibi negatif kalsiyum dengesinin geliflti¤i ve barsaklardan kalsiyum emilimi-nin azald›¤› gözlenmifltir (11).
Uzay çal›flmalar› büyüklük ve s›kl›k aç›s›ndan s›n›rl› ola-rak yap›labildi¤i için iskelet üzerine yük binmemesinin sonuçlar›n› araflt›rmak amac›yla yeryüzünde baz› mo-deller gelifltirilmifltir. Sa¤l›kl› bireylerde uzun süreli ya-tak istirahati gelifltirilen bu modellerden bir tanesidir (12,13). Paraplejik kiflilerde de mikroyerçekimi ortam›-n›n etkisi araflt›r›lm›flt›r (6, 14 ). Hayvanlarda da arka ayaklardan elevasyon (kuyruktan asma ) yöntemi uzay uçufl modelini simüle eder ve hayvanlar üzerinde çok az stres olufltu¤undan iyi tolere edilir.
Mikroyerçekiminin Kemik Modelasyonu
Üzerindeki Etkisi
Mikroyerçekimi ortam›n›n kemik kayb› oluflturma me-kanizmalar› büyük oranda bilinmedi¤inden bunu aç›k-layabilmek amac›yla kemik remodelasyonu biyokimya-sal belirleyicilerine yönelik baz› çal›flmalar da yap›lm›fl-t›r. ‹ki kozmonotta s›ras›yla 21 ve 180 günlük uzay uçufl-lar› öncesi, yolculuk s›ras›nda ve sonras›nda biyokimya-sal belirleyiciler ölçülmüfltür (15). Uçuflun 8. günü tip 1 prokollagen propeptid ve kemik alkalen fosfataz azal-m›flt›r. Karboksilenmemifl osteokalsin oran› erken dö-nemde artm›flt›r ve uçufllar s›ras›nda yüksek düzeyde seyretmifltir. Vitamin K deste¤i uzun süreli uçuflta oste-okalsin karboksilasyonunu sa¤lam›flt›r. Üriner ve serum C-telopeptid tip I kollajen (CTX) uçuflun 8. günü yap›lan ölçümde yüksek de¤erde bulunmufltur; serumdaki art›fl idrarda oldu¤undan daha fazlad›r. Piridinolin, serbest deoksipiridinolin ve N-telopeptid k›sa süreli uzay
uçu-fiekil 3. 22 hafta süreli yatak istirahati s›ras›nda geliflen negatif kalsiyum dengesi (11 no.lu kaynak)
Y
Ya
atta
ak
k iissttiirra
ah
ha
attii ss››rra
ass››n
nd
da
a
e
errk
ke
ek
klle
errd
de
e k
ka
allssiiy
yu
um
m d
de
en
ng
ge
essii
KK aa llss iiyy uu mm DD ee nn gg ee ssii ((mm gg //gg üü nn )) B Baasseelliinnee // h
haaffttaallaarr
Y
Ya
atta
ak
k iissttiirra
ah
ha
attii //
H
Ha
afftta
a ssa
ay
y››ss››
-350 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 4 2 0 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50
fiekil 4. 16 haftal›k yatak istirahati s›ras›nda intestinal kalsi-yum absorbsiyonu (11 no.lu kaynak)
‹‹nn ttee sstt iinn aa KK aa llss iiyy uu mm AA bb ssoo rrbb ssii yy oo nn uu ((%% )) 16 14 12 10 8 6 4 2 2 0 0 5 10 15 20 25 30
Y
Ya
atta
ak
k ‹‹ssttiirra
ah
ha
attii S
S››rra
ass››n
nd
da
a
‹‹n
ntte
essttiin
na
all K
Ka
allssiiy
yu
um
m A
Ab
bsso
orrb
bssiiy
yo
on
nu
u
B Baasseelliinnee //
h haaffttaallaarr
Y
Yaattaakk iissttiirraahhaattii // H
flunda CTX'ten daha az artm›flt›r. ‹drarda CTX ve serbest deoksipiridinolinle de¤erlendirilen kemik rezorbsiyonu sirkadien ritmi mikroyerçekimi ortam›nda de¤iflmemifl-tir. Bu çal›flma sonucunda kozmonotlarda kemik remo-delasyonunun ve vitamin K metabolizmas›n›n etkilendi-¤i düflünülmüfltür. Bu çal›flman›n sonucu 6 ayl›k Euro-mir-95 uçuflunu yapan astronotlardan elde edilen veri-lerle de desteklenmektedir (16). Bu uçuflun bafllamas›n› hemen takiben kemik rezorbsiyon belirleyicileri ve üri-ner kalsiyum at›l›m› 2 kat artm›flt›r. Oysa kemik formas-yon belirleyicileri de¤iflmemifltir. 12,5 haftadan sonra verilen Vitamin K (6 hafta boyunca 10 mg/gün) ile bir-likte osteokalsin kalsiyum ba¤lama kapasitesi artm›flt›r. Bu da vit K deste¤inden önce astronotta subklinik Vit-K yetersizli¤inin var oldu¤unu düflündürmektedir. Yüksek K vitamini döneminde kemik formasyon belirleyicileri uçuflun birinci k›sm›na göre artm›flt›r. Mikroyerçekimi modelinin yeryüzünde simüle edildi¤i modellerde insan mezenflimal kök hücrelerin osteoblastik diferansiasyo-nunun mikroyerçekimi ortam›nda inhibe oldu¤u göste-rilmifltir (17).
Mikroyerçekimi ortam›n›n fötus iskelet geliflimi s›ras›n-da ilk kemik mineralizasyon ifllemini etkileyip etkileme-di¤ini araflt›rmak amac›yla Space Shuttle Discovery , STS-59 uçuflunda bir inkübatör içinde 2 ve 9 günlük 16 adet fertilize tavuk yumurtas› konmufltur (18). Ayn› ges-tasyonel yaflta benzer grup tavuk yumurtas› Dünya'da kontrol grubu olarak tutulmufl; uzay ortam›ndaki gibi vibrasyona maruz b›rak›lm›flt›r. 9 günlük embryolar›n seçilmesinin nedeni 9.günde tavuk embryosunun tüm iskeletinin belirgin mineralizasyon olmaks›z›n tamam-lanmas›d›r. 9.günden sonra iskelet mineralizasyonu h›z-la gerçekleflir ve 5 gün içinde tüm iskelet mineralize olur. Bu çal›flmadaki amaç mikroyerçekimi ortam›n›n embryonik iskeletin mineralizasyonunun bafllamas›n› etkileyip etkilemedi¤ini görmektir. 9 günlük embryola-r›n gestasyonel gelifliminde farkl›l›k saptanmam›flt›r. Ay-r›ca uzun kemikler histolojik incelemeye maruz b›rak›l-d›¤›nda mineralizasyonun her iki grupta benzer oldu¤u saptanm›flt›r. Osteoblast, osteoklast morfolojisinde de farl›l›klar yoktu. Bu çal›flman›n önemi kemik hücreleri-nin hem mineralizasyonun bafllamas›, hem de k›k›rdak iskeletin mineralizasyonu için yerçekimine gerek olma-d›¤›n›n gösterilmesidir.
Uzay Uçufllar›na Ba¤l› Kemik
Kayb›nda Nutrisyonel Giriflimler
Uzay uçufllar›n›n uzun süreli olmas› gereklili¤i ve kemik rezorbsiyonunu daha da artt›ran fizyolojik bir problem haline gelebilen ve uzay uçufllar›nda s›kl›kla görülebilen malnutrisyon nedeniyle uçufllar s›ras›nda nutrisyonel destek verilmesi önemlidir (19,20). Azalm›fl açl›k ve su-suzluk hissi veya al›m ve gereksinim aras›ndaki denge-sizlik nedeniyle beslenme yetersizli¤i ortaya ç›kar.
Enerji al›m›
Uzay uçufllar› s›ras›nda astronotlar›n negatif enerji gesi içinde oldu¤u gösterilmifltir(19). Negatif enerji
den-gesi vücut kitle kayb›na ve vücut kitle indeksinde azal-maya neden olur. Kemik mineral dansitesi ve vücut kit-le indeksinin iyi bir korelasyon halinde bulundu¤u bilin-mektedir. Anoreksia nervosa hastal›¤›nda ve diyet ya-pan postmenapozal kad›nlarda kemik mineral dansite-sinin azald›¤› ve k›r›klara yatk›nl›k görüldü¤ü bilinmek-tedir. Yetersiz enerji al›m›nda bulunan atletlerde kemik döngüsünde de¤ifliklikler gözlenmifltir. Açl›¤›n 24.sa-atinde kemik formasyon belirleyicileri azalmaktad›r. Aç-l›k ayr›ca yüksek kortizol seviyeleri ile birlikte gider ki bu da kemik rezorbsiyonunu artt›ran bir etkendir. Ast-ronotlarda enerji al›m›n›n artt›r›lmas› kemik formasyo-nundaki azalmay›, bir ölçüde de kemik rezorbsiyonun-daki art›fl› bir miktar engelleyebilir.
Kalsiyum al›m›
Üç uzay uçuflunda yer alan astronotlardaki kalsiyum al›-m›n›n izlenmesi kalsiyum al›al›-m›n›n çok düflük oldu¤unu, risk grubundakilere önerilenin sadece %47'ne ulaflt›¤›n› göstermifltir. Uzay uçuflu s›ras›nda geliflen kemik kayb›-n›n k›smen yetersiz günefl ›fl›¤›na ba¤l› D vitamini eksik-li¤i ve yetersiz kalsiyum al›m› ile iliflkili oldu¤u düflünü-lürse, kalsiyum ve vitamin D deste¤inin sa¤lanmas›n›n mant›kl› bir yaklafl›m olabilece¤i düflünülebilir. Ancak yüksek kalsiyum (2000 mg/gün) ve yüksek D vitamini (600 IU/gün) deste¤i verilerek yap›lan ve astronotlar ile yatak istirahati modelindeki sa¤l›kl› kiflileri içeren çal›fl-malar kemik biyokimyasal belirleyicileri ile gösterildi¤i üzere kemik rezorbsiyonundaki art›fl›n ve kemik for-masyonundaki azalman›n önüne geçilemedi¤ini belirle-mifltir. Yüksek kalsiyum ve D vitamini deste¤i postmena-pozal kad›nlarda oldu¤u gibi etkili olmam›flt›r.
Tuz
Uzay uçuflu s›ras›nda yap›lan çal›flmalar astronotlarda sodyumun ozmotik olarak inaktif flekilde depoland›¤›n› düflündürmektedir. Bu da fizyolojik de¤ildir. Sodyum depolanmas› bafl afla¤› pozisyonda yatak istirahatine al›nan kiflilerde ve yüksek tuz diyetine maruz b›rak›lan sa¤l›kl› erkeklerde de saptanm›flt›r. Ancak sodyum de-polanmas›n›n fizyolojik sonuçlar› bilinmemektedir.
K Vitamini
K vitamininin kemik döngüsündeki önemi tan›mlanm›fl-t›r. K vitamini proteinlerde ϒ- karboksiglutamat rezidü-lerinin formasyonunda yer al›r. ϒ- karboksiglutamat re-zidüleri bu proteinlerde güçlü kalsiyum- ba¤lay›c› grup-lar oluflturur. Kemikte en az üç adet ϒ- karboksigluta-mat proteini mevcuttur: osteokalsin, karboksigluta-matriks ϒ- karbok-siglutamat protein ve protein S. K vitamininin osteok-last aktivitesi ve kemik rezorbsiyonunu inhibe etmek gi-bi baflka gi-bir fonksiyonu daha olagi-bilir. Çeflitli klinik çal›fl-malar artm›fl K vitamini al›m›n›n›n kemik formasyon be-lirleyicilerini artt›rd›¤›n›, üriner kemik rezorbsiyon belir-leyicilerini azaltt›¤›n› göstermifltir (21) .Uzaydaki astro-notlarda kemik yap›m belirleyicileri azalm›fl, kemik y›-k›m belirleyicileri artm›fl oldu¤undan, K vitamininin ke-mik döngüsü üzerinde olumlu etkisi olabilece¤i düflü-nülebilinir. Yap›lan bir çal›flmada uzay uçuflunun ilk k›s-m›nda kemik formasyon belirleyicilerinin azald›¤› göz-lenirken, ikinci k›s›mda günde 10 mg K1 vitamini
veril-di¤inde serum kemik alkalen fosfataz konsantrasyonu-nun uçufl öncesi de¤erlere geldi¤i görülmüfltür (16). K vitamini uzay uçufllar› s›ras›nda kemik döngüsü üzerin-de önemli rol oynayabilir.
Uzay uçuflu s›ras›nda aminoasid deste¤i verilmesinin (28 gün boyunca ekstradan günde 49,5 g) kemik formasyo-nunda de¤ifliklik olmaks›z›n kemik rezorbsiyoformasyo-nunda ar-t›fl oluflturdu¤u görülmüfltür (22).
Uzay uçuflu modellerinde protein al›m›n›n potasyum al›-m›na oran›n›n kemi¤i etkileyebilece¤i gösterilmifltir. Bu oran›n de¤ifltirilmesi Dünyadaki ve uzay uçufllar› s›ras›n-daki kemik kayb›b› engellemeye yard›mc› olabilir.
Uzay Uçufllar›na Ba¤l› Kemik Kayb›nda
Egzersiz ve Farmakolojik Tedavi Yöntemleri
Osteoporoza yönelik farmakolojik tedavi yöntemleri uzayda flimdiye kadar rutin olarak kullan›lmam›flt›r; programlar sadece egzersiz yöntemlerine dayanmakta-d›r. Ancak ne yaz›k ki egzersizle elde edilen osteojenik stimulusun yetersiz yüklenme veya süreye ba¤l› olarak kemik kitlesini korumada yetersiz oldu¤u görülmüfltür. Bu nedenle Dünya'daki osteoporozlu hastalar›n tedavi-sinde kullan›lan alendronat, rizedronat, zoledronik asid ve raloksifen gibi SERM'ler, teriparatid gibi ajanlar›n uzayda da kullan›m› üzerine düflünceler odaklanm›flt›r (24). Kemik kitlesinin genetik regulasyonuna yönelik ça-l›flmalar LRP5, BMP2, RANK-L/osteoprotegerin sinyal yollar›n› temel alan potansiyel tedavi giriflimlerini ön plana ç›karmaktad›r. Doz-yan›t iliflkileri, kemik kalitesi, kombinasyon tedavileri gibi faktörler ilaçlar›n uzayda kullan›m› durumunda farkl› özellikleri olabilece¤inden göz önünde tutulmal›d›r.Profesyonel Dalg›çlarda Kemik
Mineral Dansitesi
Scuba dal›fl› yerle temas›n kayb›na ba¤l› olarak a¤›rl›kta %90 azalma ve eklemler üzerinde yük bindirici etkinin kayb›yla birliktedir. Bu durum yatak istirahati ve uzay uçufllar›ndaki sürekli a¤›rl›ks›zl›k ortam›na çok benzer-dir. Uzun süreli scuba dal›fl› yapanlarda kemikler üzerin-deki etki 2004 y›l›na kadar araflt›r›lmam›flt›r. 2004 y›l›n-da yay›nlanan bir çal›flmay›l›n-da 5 y›l süreyle ortalama y›l›n-dal›fl süresi 31 792 ± 19 520 dakika olan bir grup profesyonel scuba dalg›c›n›n femur boynu KMD'sinin kontrol grubu-na göre %4.6 daha düflük oldu¤u gözlenmifltir (25). Ay-n› zamanda da dalg›çlar›n KMD'sinin dalma süresinden negatif olarak etkilendi¤i farkedilmifltir. Uzay uçufllar›n-da oldu¤u gibi uçufllar›n-dalma s›ras›nuçufllar›n-da uçufllar›n-da yük binici etkinin ol-mamas› kemik metabolizmas›n› etkilemekte ve KMD azalmas›na yol açmaktad›r. Dalg›çlar ayn› zamanda kan CO2'da art›fla maruz kal›rlar ki, bu da kemik
rezorbsiyo-nunun zay›f bir uyar›c›s›d›r. Kan CO2'da art›fl yük binme
etkisinden ba¤›ms›z olarak kemik kayb›n› aç›klayan al-ternatif bir yol olabilir diye düflünülebilinir. Ancak dü-flük pH osteoklast fonksiyonunu etkilemekle birlikte sa-dece metabolik asidoz (respiratuar de¤il) osteoklastik
kemik rezorbsiyonunun yarar›na olur. Buna ek olarak, kronik obstrüktif akci¤er hastal›¤› -osteoporoz ba¤lan-t›s›n› araflt›ran yeni bir çal›flmada kan CO2'u ve KMD
aras›nda bir korelasyon bulunamam›flt›r. Bu veriler dal-g›çlarda kemik metabolizmas› üzerinde kan CO2'nun
ro-lünün olmad›¤›n› desteklemektedir. Dalman›n kemik metabolizmas› üzerindeki kesin etkisini ortaya koyacak prospektif kontrollu çal›flmalar gerekmektedir.
Sonuçlar
1. Uzay yolculu¤u, profesyonel scuba dal›fl› ve kesin ya-tak istirahatinde iskelet üzerine yük bindirici etkinin ol-mamas›yla belirli iskelet bölgelerinde her ay kemik dan-sitesinde %1-2 azalma olur.
2. Kemik yan›tlar› aç›s›ndan belirgin bireysel farkl›l›klar uçufl öncesi ekip seçiminin gere¤ini ortaya koymaktad›r. Bireysel farkl›l›klar yan› s›ra insan vücudundaki farkl› bölgelerdeki kemikler de farkl› farkl› etkilenir. Kemik kayb› trabeküler kemikte kortikal kemi¤e göre daha er-ken bafllar ve daha belirgindir. Vücudun alt yar›s› kemik kayb› aç›s›ndan daha fazla etkilenir.
3. Uzayda, uygulanan egzersiz program›na ra¤men ge-liflen kemik kayb› adaptasyon amaçl› bir ifllemdir; Dün-ya'ya döndükten sonra patolojik hale gelebilir. Uzay uçuflu tamamland›ktan sonra uçufl süresi kadar süre beklenildi¤inde kemik kayb›n›n halen belirgin oldu¤u gözlenmifltir.
4. Hedefe yönelik önlem ve tedavi stratejileri sadece uzaya yönelik de¤ildir; Dünya'da giderek artan say›daki osteoporotik hastalar için de yararl› olacakt›r.
Kaynaklar
1. Holick MF. Perspectives on the impact of weightlessness on calcium and bone metabolism. Bone 1998; 22: 105-11. 2. Iwamoto J, Takeda IT, Sato Y. Interventions to prevent bo-ne loss in astronauts during space flight. Keio J Med 2005; 54:55-9.
3. Organov VS, Grigorev AI, Voronin LI, Rakhmanov A. Bone mineral density in cosmonauts after flights lasting 4.5-6 months on the Mir orbital station. Aerospace and environ-mental medicine 1992; 26: 20-4.
4. Vico L, Collet P, Guignandon A. Effects of long-term microg-ravity exposure on cancellous and cortical weight-bearing bones of cosmonauts. The Lancet 2000; 355: 1607-11. 5. Cavanagh PR, Licata AA, Rice AJ. Exercise and
pharmaco-logical countermeasures for bone loss during long-durati-on space flight. Gravit Space Biol Bull 2005; 18: 39-58. 6. Ziambaras K, Citivelli R, Papavasiliou SS. Weghtlessness
and skeleton homeostasis. Hormones 2005; 4:18-27. 7. Parfitt AM. Bone effects of space flight :Analysis by
quan-tum concept of bone remodelling. Acta Astronaut 1981; 8:1083-90.
8. Holick MF. Microgravity, calcium and bone metabolism: A new perspective. Acta Astronaut 1992; 27:75-81. 9. LeBlanc AD, Schneider V, Shackelford LL. Bone mineral
and lean tissue loss after long duration spaceflight 1996; J Bone Miner Res 11:323.
10. Zitterman A, Heer M, Caillot-Augusso A. Microgravity in-hibits intestinal calcium absorbtion as shown by a stable
strontium test. European Journal of Clinical Investigation 2000; 30: 1036.
11. Schneider VS, McDonald J. Skeletal calcium homeostasis and countermeasures to prevent disuse osteoporosis. Cal-cif Tissue Int 1984; 36: 151-4.
12. Arnaud SB, Sherrard DJ, Maloney N, Whalen RT. Effects of 1-week head-down tilt bed rest on bone formation and the calcium endocrine system. Aviat Space Environ Med 1992; 63:14-20.
13. Lueken SA, Arnaud SB, Taylor AK, Baylink DJ. Changes in markers of bone formation and resorption in a bed rest mo-del of weightlessness. J Bone Miner Res 1993; 8: 1433-8. 14. Bikle DD, Halloran BP, Morey-Holton E. Space flight and
the skeleton:lessos for the earthbound. Endocrinologist 1997; 7:10-22.
15. Caillot-Augusseau A, Vico L, Heer M. Space flight is associ-ated with rapid decreases of undercarboxylassoci-ated osteocal-cin and increases of markers of bone resorption without changes in their circadian variation. Clinical Chemistry 2000; 46: 1136-43.
16. Vermeer C, Wolf J, Craciun AM, Knapen MH. Bone mar-kers during a 6-month space flight : effects of vitamin K supplementation. J Gravit Physiol 1998; 5:65-9.
17. Zayzafoon M, Meyers VE, McDonald JM. Microgravity:the immune response and bone. Immunol Rev 2005; 208:267-80. 18. Vellinger J, Deuser M, Castonguay M. Effect of
weightless-ness on bone development and mineralization in chick embryos aboard the Space Shuttle Discovery. J Bone Miner Res 1989; 4: 409.
19. Smith S, Davis-Street JE, Fesperman V, Smith M.. Nutriti-onal status changes in humans during a 14-day saturation dive.Human Nutrition and Metabolism 2004; 134:1765-71. 20. Smith S, Zwart SR, Block G, Davis-Street JE. The nutritional
status of astronauts is altered after long-term space flight abord the international space station . Human Nutrition and Metabolism 2005; 135: 437-43.
21. Heer M. Nutritional interventions related to bone turno-ver in European space missions and simulation models. Nutrition 2002; 18: 853-6.
22. Zwart SR, Davis-Street JE, Paddon-Jones D. Aminoacid supplementation alters bone metabolism during simula-ted weightlessness. J Appl Physiol 2005; 99: 134-40. 23. Zwart SR, Hargens AR, Smith SM. The ratio of animal
pro-tein intake to potassium intake is a predictor of bone re-sorption in space flight analogues and in ambulatory sub-jects. Am J Clinical Nutrition 2004; 80: 1058-65.
24. Droppert PM. The effects of microgravity on the skeletal system-a review. Br Interplanet Soc 1990; 43:19-24. 25. Pereira Silva JA, Costa Dias F, Fonseca JE. Low bone
mine-ral density in professional scuba divers. Clin Rheumatol 2004; 23:19-20.
