Prospek Penelitian Biomedik
di Luar Angkasa
Dr. Pratiwi Sudarmono, PhD
Bagian Mikrobiologi Fakultas Kedokteran UI
PENDAHULUAN
Bila kita naik sampai ketinggian lebih dari 110 km dari
permukaan bumi, maka pengaruh kondisi luar angkasa sudah
mulai terasa. Mikrogravitasi merupakan faktor yang sangat ber-
makna, terutama bila dilihat pengaruhnya pada kehidupan jangka
panjang di luar angkasa. Namun justru mikrogravitasi merupa-
kan kondisi yang paling sulit disimulasi dibumi. Karena kendala
tersebut, penelitian-penelitian untuk melihat efek mikrogravitasi
harus dilakukan dalam pesawat ulang alik, space-lab atau space-
station di ruang angkasa.
Penelitian biomedik di luar angkasa biomedik di luar angkasa
sekarang dirasakan sama pentingnya dengan penelitian ilmu lain.
Penelitian biomedik ada yang langsung dikaitkan dengan fisio-
logi manusia, namun banyak pula yang merupakan penelitian
ilmu kedokteran dasar seperti penelitian mikrobiologi, biologi
Makalah ini telah dibacakan pada : Seminar Kesehatan Penerbangan, Surakarta
30 Oktober 1993.
sel, genetika, embriologi, biologi molekuler dan sebagainya.
Dalam makalah ini akan diuraikan berbagai aspek penelitian
kedokteran/biomedik dan biologi yang menjadi minat dari para
peneliti saat ini.
SISTIM MUSKULOSKELETAL
Telah diketahui beberapa kelainan dalam sistim muskulo-
skeletal pada para astronot yang kembali dari ruang angkasa.
Ditemukan.adanya indikasi kelainan metabolisme ion kalsium,
kelemahan otot-otot motorik dan kelainan pada persendian.
Topik penelitian yang kini dilakukan baik oleh NASA maupun
Rusia dal am stasiun ruang angkasa MIR meliputi hal-hal sebagai
berikut :
a) Metabolisrne kolagen jaringan kulit dan tulang tikus selama
7 hari penerbangan luar angkasa.
ABSTRAK
Semenjak manusia bercita-cita menaklukkan ruang angkasa perhatian yang khusus
telah ditujukan kepada berbagai aspek terpenting yaitu perubahan biomedik yang akan
dialami oleh seseorang saat ia berada di luar angkasa. Pengaruh yang paling besar adalah
dari kondisi mikroorganik dan berbagai pengaruh lingkungan hidup yang sangat sulit
untuk disimulasi di bumi.
Kondisi mikrogravitasi menyebabkan terjadinyaperubahan fisiologikpada berbagai
organ seperti sistim homeostasis, sistim kardiovaskuler, sistim muskulo skeletal dan se-
bagainya. Kini kondisi mikrogravitasi dianggap menjadi suatu variabel yang penting
untuk memahami sistim transport ion dan energi dari sel, untuk memantau proses
diferensiasi pada embrio, untuk memahami mekanisme kerja obat dan sebagainya. Pe-
nerbangan luar angkasa melalui pesawat ulang alik dengan program space-lab dan space-
stationnya kini diarahkan sebagai misi ilmiah murni, antara lain untuk penelitian bio-
medik ini.
b) Komposisi jaringan tulang menit pada kondisi hipokinesia.
C) Pengukuran kadar kalsium dengan mikro elektroda pada
darah para astronot.
d) Analisis susunan jaringan periosteal pada tibia tikus,
e) Pembentukan tulang pada biakan jaringan tulang embrio di
tinjau dari perubahan biokimiawi dan karakteristik ultrastruk-
tural.
f)
Peranan vitamin D dalam diferensiasi awal dari pembentuk-
an osteoklast.
g)
Peranan dari hilangnya beban pada tulang menimbulkan
hilangnya induksi untuk penyusunan jaringan tulang baru.
SISTIM VESTIBULER
Space adaptation syndrome adalah gejala yang paling sering
dialami oleh para astronot; bahkan menjadi suatu sindrom yang
paling ditakuti karena menyebabkan tidak dapat bekerja dengan
layak dalam pesawat ulang alik atau stasiun ruang angkasa. Ber-
bagai upaya medikamentosa dan berbagai latihan untuk melatih
adaptasi vestibuler sudah dicoba dengan berbagai inovasi dan
modifikasi, tetapi ternyata masih kurang meyakinkan karena
jumlah sampel masih sedikit. Diketahui bahwa fungsi vestibuler
yang sangat menentukan keseimbangan, dipengaruhi oleh ber-
bagai faktor seperti gerak bola mata, refleks vestibulo-spinal,
adanya zat metabolik yang berfungsi sebagai vestibulo protector,
lancarnya hemodinamika dalam sistim vestibuler dan sebagainya.
Di bumi dapat dilakukan experimental motion sickness yang
sedikit banyak akan memberikan informasi yang tepat tentang
sekuens dari motions sickness tersebut. Keringat yang berlebihan,
kunang-kunang, rasa mual, pusing, muntah dan disorientasi
merupakan urutan kejadian yang terjadi pada motion sickness.
Penelitian saat ini yang dikerjakan oleh space lab dan space
station antara lain :
1)
Monitoring respons vestibuler terhadap akselerasi.
2)
Pengukuran komparatif terhadap stabilitas-visual di bumi
dan di luar angkasa.
3)
Penggunaan electro-oculographic signal conditiner dengan
rotating chair.
SISTIM KARDIOVASKULER
Fungsi sistim kardiovaskuler mengalami berbagai penyim-
pangan antara lain karena dalam kondisi mikrogravitasi terjadi
perubahan hemodinamika darah. Dengan hilangnya tekanan
perifer, darah dan cairan tubuh cenderung terkumpul di bagian
proksimal tubuh, menyebabkan rangsangan pada pusat homeo-
statis di otak dan ekskresi cairan lewat urine terjadi dengan cepat.
Oleh karena itu pada saat-saat awal seorang ada di ruang angkasa,
diperlukan minum minimal 2 liter untuk menjaga keseimbangan
cairan. Lagipula, karena tonus perifer hilang, jantung tidak
mengalami hambatan dalam pemompaan, sehingga denyut jan-
tung melemah namun masih cukup efisien.
Berbagai komputer model dirancang untuk memahami
hemodinamika di ruang angkasa. Komputer model yang dikem-
bangkan para ahli bertujuan untuk melakukan simulasi di bumi
dengan mengubah variabel-variabel seperti volume darah, per-
ubahan ion, tonus otot, jantung dan sebagainya. Penelitian saat
ini yang mendapatkan perhatian antara lain :
a) Pengaruh kondisi tanpa bobot pada fungsi jantung paru.
b) Pengaruh kondisi tanpa bobot pada fungsi cairan.
c) Pengaruh penerbangan ruang angkasa pada eritrokinetik
manusia.
d) Perubahan-perubahan pada deconditioning jantung.
METABOLISME DAN ENDOKRIN
Perubahan faal sel tubuh manusia seringkali menyebabkan
adanya perubahan metabolisme dan endokrin; atau sebaliknya.
Perubahan metabolisme yang terjadi seringkali dapat menerang-
kan patofisiologi dari suatu kelainan dalam penerbangan luar
angkasa. Sedangkan perubahan endokrin sangat erat hubungan-
nya dengan perubahan perilaku, terutama bila penerbangan di-
lakukan dalam waktu lama.
Penelitian yang dikembangkan antara lain :
a)
Patofisiologi mineral loss selama spaceflight.
b)
Metabolisme protein selama spaceflight.
c)
Perubahan endokrin dan metabolit pada diri para astronot.
d)
Magnetic resonance imaging setelah penerbangan luar
angkasa.
e)
Penelitian metabolit dalam urine.
f)
Metalisme vitamin D dan demineralisasi tulang.
Masih banyak lagi topik yang menarik untuk diteliti di luar
angkasa. Space-lab dan space station menyediakan berbagai
device yang memungkinkan dilakukannya penelitian tersebut.
Di NASA, penelitian ini ditampung oleh suatu tim yang berga-
bung dalam Life Sciences Project Division yang melibatkan diri
sejak perencanaan sampai evaluasi dari seluruh penelitian life
sciences di bumi maupun di luar angkasa. Dua topik yang kini
sedang berlangsung merupakan topik utama dari LSDP yaitu Life
Sciences space biology project dan Extended Duration Crew
Operations. Aktivitas LSDP ini nantinya akan terus dilanjutkan
bila Space Station Freedom selesai. Space Station Freedom
merupakan space station yang dirancang bersama oleh 4 negara
yaitu Amerika Serikat, European Space Agency, Jepang dan
Kanada.
Berbagai kalangan ilmiah dari perguruan tinggi dan industri
ikut berpartisipasi dalam penelitian luar angkasa, baik sebagai
expertise investigator maupun penyandang dana. Setiap tahun
dilakukan review oleh LSDP untuk menentukan urutan prioritas,
validitas, aktualitas dari usulan-usulan penelitian yang masuk.
Usulan penelitian tersebut seringkali mengajukan pula berbagai
modifikasi dan inovasi alat-alat baru atau suatu sistim baru untuk
space station agar para astronot dapat lebih mudah dan lebih
nyaman tinggal di S.S. Freedom. LSDP tidak saja menampung
usulan penelitian biomedik, namun juga penelitian pada sel
hewan, sel tanaman, penelitian kimiawi, fisika dan sebagainya.
Sejak space lab I diluncurkan pada November 1093, sudah
banyak basil penelitian yang dianalisis; sehingga informasi dan
penemuan baru dapat dikaji sebagai hal yang sangat berharga
untuk kepentingan umat manusia, baik dalam kehidupannya di
bumi maupun di luar angkasa.
