宇宙に行くとなぜ骨が弱くなるのですか。

地上では、立ったり歩いたりするたびに脚や腰の骨に体重の負荷がかかり、その刺激が骨を保つ方向に働いています。微小重力下ではこの負荷がほとんどなくなるため、骨を分解する働きが骨をつくる働きを上回り、とくに脚や腰など体重を支える部位で骨量が減ります。

地上に戻れば骨は元に戻りますか。

人によって異なります。2022年の研究では、宇宙飛行士17人のうち9人で、帰還1年後も脛骨の総骨密度が飛行前の水準まで戻りませんでした。6か月を超える長いミッションの人ほど回復が不十分な傾向があり、研究者は残った低下の大きさを、地上の加齢による骨量減少の10年分以上に相当すると述べています。

宇宙での骨量減少は防げるのですか。

運動と薬の組み合わせで減少を抑えられることが報告されています。国際宇宙ステーションでは筋力トレーニング装置による運動が行われており、これに骨吸収を抑える薬（ビスホスホネート）を併用すると、骨密度などの低下がより抑えられたとする研究があります。ただし対象者は少なく、長期の宇宙滞在に向けた対策はまだ検証の途中です。

長期宇宙飛行後の骨はどこまで戻るか：帰還1年後も残る骨強度の低下

体重を支えない骨は、どう変わるのか

骨は、一度できあがったら変わらない構造物ではありません。骨を分解する細胞と骨をつくる細胞が常に働き、少しずつ作り替えられています。地上では、立つ、歩く、跳ぶといった日常の動作のたびに脚や腰の骨に体重の負荷がかかり、その力学的な刺激が骨を保つ方向に働いています。

宇宙では、この前提が崩れます。微小重力下では体重を支える必要がほとんどなくなり、骨への負荷が大きく減ります。その結果、骨の分解が形成を上回り、骨量が減っていきます。長期の宇宙滞在中には、骨の分解を示す血中・尿中の指標が上昇し、尿へのカルシウムの排泄が増えることも報告されています [3]。

この骨量の減少は、高齢者の骨粗しょう症と似た面を持つため、宇宙医学では長く重要な課題とされてきました。そして近年、より切実な問いとして「地上に戻ったあと、骨はどこまで回復するのか」が注目されています。

帰還1年後の脛骨を高解像度で追う

2022年に Scientific Reports に報告された研究は、この問いに正面から取り組みました [1]。対象は国際宇宙ステーション（ISS）に長期滞在した宇宙飛行士17人です。研究チームは高解像度の末梢骨用CT（HR-pQCT）を使い、すねの骨である脛骨と、手首側の骨である橈骨を、飛行前、帰還時、帰還後6か月、12か月の時点で撮影しました。骨密度だけでなく、骨の内部の網目状の構造（海綿骨）や、計算上の骨の強度も評価しています。

結果は、骨の回復が多くの人で不完全であることを示していました。帰還12か月後の時点で、脛骨の骨強度、骨密度、海綿骨の構造の指標は、集団の中央値で飛行前より0.9〜2.1％低いままでした [1]。17人のうち9人は、脛骨の総骨密度が帰還1年後も飛行前の水準まで戻っていませんでした。

長いミッションほど、戻りにくい

回復の度合いには大きな個人差があり、その一部はミッションの長さと関係していました。6か月未満のミッションだった人では、脛骨の骨強度は帰還12か月後にほぼ飛行前の水準に戻っていた一方、6か月を超えるミッションだった人では、飛行前より3.9％低いままでした（いずれも中央値）[1]。骨密度でも同様の差が見られました。

また、回復が不十分だった人では、骨の作り替えの速さを示す血中の指標が高い傾向がありました [1]。研究者らは、帰還1年後に残った脛骨の低下の大きさを、地上の加齢による骨量減少の10年分以上に相当すると述べています [1]。これは骨の指標どうしの比較であり、からだ全体が10歳老けるという意味ではありません。

体重を支える骨と、支えない骨

2017年に報告された別の研究では、ISSに4〜6か月滞在したロシアの宇宙飛行士13人を、帰還後12か月まで同様のCTで追跡しました [2]。帰還時の脛骨では骨密度の低下に加え、外側の硬い骨（皮質骨）が薄くなり、内部の小さな孔が増えていました。その後、帰還後の1年で一部の指標は回復したものの、体重を支える部位の骨の微細構造は飛行前の状態まで戻らず、体重を支えない部位では帰還後にむしろ悪化が進んだと報告されています [2]。

これらの結果は、宇宙で失われた骨が、地上に戻れば自然に元通りになるとは限らないことを示しています。骨の量が戻っても、内部の構造まで同じように戻るとは限らない点も重要です。

運動と薬で、どこまで防げるか

宇宙での骨量減少への対策として、ISSでは運動が日課に組み込まれています。2013年の研究は、ISSの宇宙飛行士で、筋力トレーニング装置の改良版（ARED）を使った運動が旧型の装置より骨量の低下を抑えたこと、さらに骨の分解を抑える薬であるビスホスホネート（アレンドロネート）を併用した7人の群では（旧型装置で運動した18人、AREDで運動した11人と比較）、腰椎、股関節、骨盤の骨密度の低下や骨の分解の指標の上昇、尿へのカルシウムの排泄増加が、ほぼすべての指標で抑えられたことを報告しました [3]。

ただし、これらの研究の対象者は少なく、薬の長期的な影響や、月や火星のようなより長い滞在での有効性はまだ分かっていません。帰還後の回復を促す方法も含めて、対策の検証は続いています。

老化研究から見た宇宙の骨

宇宙での骨量減少は、加齢による骨量減少と同じではありません。原因は主に力学的な負荷の消失で、比較的短い期間に起こります。一方で、骨の分解と形成のバランスが崩れること、体重を支える部位で影響が大きいこと、いったん失われた骨の構造が元に戻りにくいことなど、加齢に伴う骨の変化と重なる面もあります。

宇宙は、地上では数十年かけて進む変化の一部を、数か月という短い期間で観察できる環境ともいえます。宇宙での骨の研究は、骨に負荷をかけることの意味や、失われた骨をどう回復させるかという、地上の高齢化社会にも共通する問いに手がかりを与えています。本稿は一般的な科学解説であり、個別の医学的助言を行うものではありません。

まとめ

微小重力下では体重を支える骨に負荷がかからず、骨の分解が形成を上回って骨量が減ります [3]。宇宙飛行士17人を追跡した2022年の研究では、帰還1年後も脛骨の骨強度や骨密度が飛行前より低いままの人が多く、17人中9人で脛骨の総骨密度が戻らず、6か月を超えるミッションでは回復が特に不十分でした [1]。別の研究でも、体重を支える部位の骨の微細構造は帰還1年後も回復しませんでした [2]。運動とビスホスホネートの併用で低下を抑えられる可能性が示されていますが [3]、より長い宇宙滞在に向けた対策は検証の途中です。

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