[論文レビュー] Space nutrition: the key role of nutrition in human space flight

Catalano Enrico|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 2016

Spaceflight effects on biology参考文献 41被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、微小無重力状態および環境的ストレス要因下でのホルモン系、免疫系、筋骨格系への栄養の重要な役割をレビューし、長年にわたり蓄積された50年分の研究を統合して宇宙飛行中の宇宙飛行士の現在の栄養要件を確立するとともに、長期ミッション成功のための正確な栄養素の定量の必要性を強調している。

ABSTRACT

From the basic impact of nutrient intake on health maintenance to the psychosocial benefits of mealtime, great advancements in nutritional sciences for support of human space travel have occurred over the past 60 years. Nutrition in space has many areas of impact, including provision of required nutrients and maintenance of endocrine, immune, and musculoskeletal systems. It is affected by environmental conditions such as radiation, temperature, and atmospheric pressures, and these are reviewed. Nutrition with respect to space flight is closely interconnected with other life sciences research disciplines including the study of hematology, immunology, as well as neurosensory, cardiovascular, gastrointestinal, circadian rhythms, and musculoskeletal physiology. Psychosocial aspects of nutrition are also important for more productive missions and crew morale. Research conducted to determine the impact of spaceflight on human physiology and subsequent nutritional requirements will also have direct and indirect applications in Earth-based nutrition research. Cumulative nutritional research over the past five decades has resulted in the current nutritional requirements for astronauts. Realization of the full role of nutrition during spaceflight is critical for the success of extended-duration missions. Long-duration missions will require quantitation of nutrient requirements for maintenance of health and protection against the effects of microgravity. Keywords: Space nutrition, space flight, effects of microgravity, astronauts, space food

研究の動機と目的

• 宇宙飛行中の栄養が生理的システムに与える多面的影響を分析すること。
• 放射線、微小無重力、および変化した大気条件などの環境要因が栄養要件に与える影響を検討すること。
• 栄養学を免疫学、神経感覚および循環器生理学を含む他の生命科学分野と統合すること。
• 孤立・閉鎖環境における食事の心理社会的側面がクルーの士気およびミッション生産性を維持する上で果たす役割を評価すること。
• 宇宙栄養研究の翻訳的応用が、地球での健康および疾患予防にどのように活かせるかを同定すること。

提案手法

• 60年間にわたる有人宇宙飛行における栄養研究の体系的レビュー。
• 微小無重力および極端な環境条件下での栄養素要件の分析。
• 血液学、免疫学、筋骨格系生理学のデータ統合による栄養の影響の評価。
• 孤立・閉鎖環境における食事の心理社会的要因の評価。
• 長期ミッションの蓄積データを活用して現在の栄養ガイドラインの見直し。
• 定量的生物学モデルを用いて、長期宇宙飛行における栄養素要件の予測。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 微小無重力状態は、人体の栄養要件にどのように影響を及ぼすか？
• RQ2 宇宙における食事ルーティンの生理的および心理的効果は何か？
• RQ3 放射線や大気圧の変化といった環境的ストレス要因が栄養代謝にどのように影響を及ぼすか？
• RQ4 宇宙栄養研究は、地球での臨床的および公衆衛生的応用にどのように活かせるか？
• RQ5 長期宇宙飛行中の健康を確保するために、具体的にどの栄養素要件を定量する必要があるか？

主な発見

• 栄養は、宇宙飛行中におけるホルモン系、免疫系、筋骨格系の健康維持に不可欠な役割を果たす。
• 放射線や微小無重力といった環境的要因は、栄養素の利用状態および要件に顕著な影響を及ぼす。
• 食事の心理社会的側面は、クルーの士気およびミッション生産性に貢献する。
• 長期ミッションでは、生理的機能の低下を防ぐために栄養摂取量の正確な定量が不可欠である。
• 宇宙栄養研究は、加齢、運動不足、免疫機能障害に関連する地球上の疾患の理解および治療に直接応用できる。
• 50年間にわたる蓄積された研究により、宇宙飛行士の現在の栄養基準が確立されたが、深宇宙探査に向けたさらなる精錬が求められている。