Omówienie artykułu pt. „Neurostymulacja jako technologiczny środek zaradczy w przypadku zespołu suchego oka u astronautów” w Life Sci Space Res (Amst) w 2024 roku [1].

Prof. dr hab. med. Andrzej Grzybowski
Kierownik Katedry Okulistyki, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn
Kierownik Instytutu Okulistycznych Badań Naukowych, Fundacja Okulistyka 21, Poznań

Wprowadzenie

Zespół suchego oka (ZSO) stanowi istotne wyzwanie dla astronautów podczas misji kosmicznych. Aż 30% członków załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) doświadcza tego schorzenia. W warunkach mikrograwitacji dochodzi do zmian w dynamice płynów, co wpływa na rozmieszczenie płynów na powierzchni oka i prowadzi do przesunięć płynów w kierunku głowy, co może zakłócać odpływ łez.
Pomimo starań, aby utrzymać komfortowe warunki życia na ISS, różne czynniki specyficzne dla lotów kosmicznych przyczyniają się do wystąpienia typowych objawów, takich jak zmęczenie oczu, pieczenie lub kłucie, uczucie obecności ciała obcego, swędzenie, zaczerwienienie, światłowstręt oraz zamglone lub osłabione widzenie.
Podsystem kontroli temperatury i wilgotności, będący częścią systemu kontroli środowiska i podtrzymywania życia, reguluje warunki w pomieszczeniach mieszkalnych ISS, utrzymując komfortowy poziom wilgotności na poziomie 60%, co przekracza zalecane 30% wilgotności względnej, aby ograniczyć suchość oczu. Ponadto, chociaż poziom wilgotności na poziomie 60% sprzyja jakości snu, kluczowemu czynnikowi związanemu z ZSO, członkowie załogi często zgłaszają zaburzenia rytmu dobowego z powodu unikalnego środowiska ISS, gdzie w ciągu 24 godzin występuje 16 wschodów i zachodów słońca.

Przewlekły ZSO nie tylko pogarsza funkcję wzrokową, ale także utrudnia usuwanie zanieczyszczeń, co zwiększa ryzyko otarć rogówki. Mimo że na ISS dostępne są sztuczne łzy, ich skuteczność jest ograniczona przez zmienioną dynamikę płynów oraz ryzyko zanieczyszczenia, co może nasilać ryzyko otarć rogówki.

W warunkach mikrograwitacji stosowanie sztucznych łez stwarza wyzwania. Członkowie załogi muszą polegać na siłach napięcia powierzchniowego, aby utworzyć kroplę sztucznych łez i bezpośrednio dotknąć butelki kroplomierza, aby „wciągnąć” ją do oka. Manewr ten zwiększa prawdopodobieństwo kontaktu oczu z zanieczyszczeniami i podnosi ryzyko otarć rogówki. Minimalizowanie ryzyka otarć będzie kluczowe dla misji na Księżyc lub Marsa, gdzie istnieje duża ilość unoszącego się pyłu i regolitu. Brak wietrzenia sprawia również, że pył księżycowy jest szczególnie ostry, co dodatkowo zwiększa znaczenie utrzymania prawidłowego filmu łzowego w celu ochrony oczu. Protokoły misji kosmicznych priorytetowo traktują minimalizowanie możliwych do uniknięcia zagrożeń, które mogłyby zagrażać sukcesowi misji. W związku z tym można rozważyć alternatywne, nowatorskie techniki w celu utrzymania integralności filmu łzowego podczas lotu kosmicznego. Istnieje więc pilna potrzeba innowacyjnych metod leczenia ZSO u astronautów, a neurostymulacja wyłania się jako obiecująca technologia przeciwdziałania temu problemowi.

Metodologia

W artykule omówiono czynniki ryzyka związane z ZSO oraz obecne metody leczenia, podkreślając ograniczenia istniejących podejść. Obecne metody obejmują głównie stosowanie sztucznych łez i lubrykantów. Przeprowadzono przegląd dostępnych danych oraz literatury dotyczącej neurostymulacji jako potencjalnej metody leczenia DES. Przeanalizowano technologię neurostymulacji, jej działanie poprzez modulowanie funkcji nerwowej oraz możliwość jej zastosowania w środowisku mikrograwitacyjnym.

Wyniki

Neurostymulacja jest formą neuromodulacji, która wykorzystuje prądy elektryczne do stymulacji układu nerwowego. Terapia neurostymulacji wewnątrznosowej szczególnie wyłania się jako obiecująca alternatywa dla obecnych metod leczenia ZSO. Neurostymulacja wewnątrznosowa wykorzystuje drogę odruchu nosowo-łzowego nie tylko do zwiększenia produkcji łez poprzez zwiększone łzawienie, ale także do wpływania na inne składniki filmu łzowego (np. sekrecję mucyny i meibum), promując w ten sposób homeostazę filmu łzowego.
Biorąc pod uwagę surowe ograniczenia wagowe ładunku i daty ważności sztucznych łez na pokładzie ISS, urządzenie neurostymulacyjne może być bardziej efektywnym wykorzystaniem zasobów do leczenia ZSO. Wiele członków załogi może korzystać z jednego urządzenia, które nie będzie zagrożone „przeterminowaniem” lub zanieczyszczeniem podczas długotrwałych misji na Księżyc i Marsa. Brak zależności od grawitacji sprawia, że jest ono bardziej odpowiednie w środowiskach mikrograwitacyjnych i zmniejsza ryzyko otarć rogówki. Neurostymulacja może również zapewnić długoterminowe korzyści dla produkcji łez i zdrowia oczu, potencjalnie redukując potrzebę częstego stosowania i zapewniając trwałą ulgę podczas przedłużonych misji kosmicznych. Urządzenia mogą być również dostosowywane indywidualnie poprzez opracowanie spersonalizowanych protokołów leczenia (np. czas trwania, intensywność, częstotliwość stymulacji) w zależności od specyficznej fizjologii i potrzeb członków załogi.

Komentarz

Neurostymulacja, szczególnie stymulacja wewnątrznosowa, okazała się obiecującą alternatywą dla obecnych metod leczenia ZSO. Wstępne wyniki badań sugerują, że stymulacja wewnątrznosowa może nie tylko zwiększać produkcję łez, ale także poprawiać homeostazę filmu łzowego poprzez zwiększoną sekrecję mucyny i meibum. Urządzenia takie jak iTEAR, które stymulują nerw sitowy za pomocą oscylującej końcówki, są mniej inwazyjne i wykazują tylko niewielkie skutki uboczne, takie jak ból głowy, kichanie i przemijające bóle nosa. W porównaniu do sztucznych łez, neurostymulacja może oferować długoterminowe korzyści dla produkcji łez i zdrowia oczu, potencjalnie redukując potrzebę częstego stosowania kropli i zapewniając trwałą ulgę podczas długotrwałych misji kosmicznych.
W przyszłości możliwe jest łączenie neurostymulacji z innymi nowatorskimi terapiami, takimi jak leczenie termiczne, masaże, czy terapia światłem pulsacyjnym. Kontynuowanie badań nad neurostymulacją oraz innymi nowymi technologiami w medycynie kosmicznej jest kluczowe dla poprawy zdrowia i wydajności astronautów, co przyczyni się do bezpieczeństwa i sukcesu przyszłych misji kosmicznych.

Piśmiennictwo

1. Suh A, Ong J, Waisberg E, Lee AG. Neurostimulation as a technology countermeasure for dry eye syndrome in astronauts. Life Sci Space Res (Amst). 2024 Aug;42:37-39