Valutazione della forza della massa muscolare dell'arto superiore in relazione al suo utilizzo nei voli spaziali in condizioni di microgravità

EVALUATION OF STRENGTH AND MASS OF PROXIMAL UPPER LIMB MUSCLES IN MICROGRAVITY CONDITIONS DURING SPACE-FLIGHT Muscle unloading in microgravity during space-flight is known to produce significant functional and structural alterations. In microgravity, however, the task to control posture and locomotion is transferred from lower limbs to upper limbs. Actually, careful observation of the space station crew allows the identification of precise and repetitive patterns of upper limb movement aimed to stabilize or to move the body inside or outside the station. It is, therefore, important to develop a facility to quantify the adaptation of the upper limb muscles to new activity conditions. To this end, a facility, the Pullgrip Dynamometer (PGD), was designed as an upgrading of the HPA facility already available on board of the IIS and a testing protocol called MAAT (Methods for Astronaut Arm Testing) was implemented. In parallel, a computerized protocol (Fitnext®) for determination of muscle mass in the proximal part of upper limbs based on anthropometric measurements was developed. PGD, MAAT protocol were validated: 1) in a transversal study on a largely group of 40 young and healthy volunteers (age, 25±2,02 years; body mass 71,7±16,3 kg; height 174,8±9,71 cm) equally divided in 4 groups: trained men (TM), trained women (TW), untrained men (UM), untrained women (UW) and 2) in a longitudinal study on 17 young and healthy subjects (age, 24±1,3 years; body mass 70,6±6,2 kg; height 176,4±9,1 cm) who underwent to a resistance training specific for upper limb muscles. Fitnext® validation included NMR measurements of lean mass of shoulder muscles and was performed: 1) in a transversal study on a largely heterogeneous group of 33 subjects (21-65 years; body mass 59-98 kg; height 160-193 cm) and 2) in the same longitudinal study on 17 subjects shown above for PGD validation. The results showed that PGD and MAAT can very well discriminate between subjects in relation to their muscle strength and detect variations due to training. Fitnext proved to be suitable to follow changes in muscle mass.

E' risaputo che l'assenza di carico in condizioni di microgravità  porti a significative alterazioni funzionali e strutturali. Tuttavia in microgravità  le richieste di controllo posturale e locomozione sono trasferite dagli arti inferiori a quelli superiori. Attualmente, l'attenta osservazione degli astronauti durante la permanenza nella Space Station ha permesso l'identificazione di precisi e ripetitivi pattern di movimento degli arti superiori finalizzati alla stabilizzazione ed alla deambulazione del corpo dentro e fuori la navicella. Si rivela quindi fondamentale lo sviluppo di una facility che permetta di quantificare gli adattamenti dell'arto superiori ai nuovi compiti ad esso richiesti. A tal fine una facility, il Pullgrip Dynamometer, è stato progettato come uno sviluppo della facility HPA già  presente a bordo della ISS (International Space Station) ed un protocollo di test denominato MAAT (Methods for Astronaut Arm Testing). Parallelamente è stato sviluppato un protocollo computerizzato (Fitnext®) per la determinazione della massa muscolare del distretto prossimale dell'arto superiore. Il PGD e MAAT sono stati validati: 1) in uno studio trasversale su 40 giovani volontari in salute (età , 25±2,02 anni; peso corporeo 71,7±16,3 kg; altezza 174,8±9,71 cm) equamente divisi in 4 gruppi: trained men (TM), trained women (TW), untrained men (UM), untrained women (UW) e 2) in uno studio longitudinale su 17 giovani soggetti in salute (età , 24±1,3 years; peso corporeo 70,6±6,2 kg; altezza 176,4±9,1 cm) che si sono sottoposti a resistance training specifico per la muscolatura dell'arto superiore. La validazione del protocollo Fitnext® è avvenuta tramite il confronto con le misurazioni della massa magra ricavate tramite Risonanze Magnetiche in: 1) uno studio trasversale su un gruppo ampio ed eterogeneo di 33 soggetti (21-65 anni; peso corporeo 59-98 kg; altezza 160-193 cm) e 2) nello studio longitudinale precedentemente illustrato per la validazione del PGD. I risultati dimostrano che il PGD e MAAT sono in grado di valutare le differenze di forza tra soggetti differenti per massa muscolare e grado di allenamento. Fitnext® si è rivelato efficace nell'analizzare i cambiamenti di massa muscolare.