Gesundheitsschäden durch Reisen ins All: Blutuntersuchungen bei Astronauten deuten auf Schäden im Gehirn hin

Dr. Thomas Kron

Interessenkonflikte

22. Oktober 2021

Flüge ins All scheinen sich seit einiger Zeit besonders großer Beliebtheit bei einigen wenigen Superreichen und Prominenten zu erfreuen. Zum Glück und zum Wohle dieser „Freizeit-Astronauten“ halten sie sich bei ihren Trips nur wenige Minuten im All auf. Denn längere Ausflüge in die Schwerelosigkeit sind womöglich nicht nur für das Herz schädlich, sondern auch für das Hirn.

Das lässt eine Studie mit 5 russischen Kosmonauten vermuten, die mehrere Monate auf der Internationalen Raumstation (ISS) verbracht haben. Die Studie von Wissenschaftlern aus Schweden, Russland und München ist in JAMA Neurology erschienen [1].

Blutproben von 5 Kosmonauten

Den Kosmonauten wurden 20 Tage vor ihrem Abflug zur ISS Blutproben entnommen. Im Durchschnitt blieben sie dann 169 Tage (etwa fünfeinhalb Monate) im Weltraum. Das Durchschnittsalter der Teilnehmer betrug 49 Jahre.

Nach ihrer Rückkehr zur Erde wurde dreimal Blut entnommen: einen Tag sowie eine Woche und etwa 3 Wochen nach der Landung. Es wurden 5 Biomarker für Hirnschäden analysiert. Dabei handelte es sich um:

  • Neurofilament Light (NFL),

  • Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP),

  • Total Tau (T-tau) und

  • 2 Amyloid-Beta-Proteine (42 und 40).

Die Analysen der Blutproben zeigten im Vergleich zur Untersuchung vor dem Start einen erheblichen Anstieg mehrerer hirneigener Proteine vor allem in der 1. Woche nach der Rückkehr aus dem All. Die beobachteten Proteine sprechen hier für eine Verletzung der langen Nervenfasern in der weißen Substanz und dem Stützgewebe des Gehirns, der Glia.

Der Anstieg der Blutwerte ist für 2 Varianten des Amyloid-Proteins sogar noch nach 3 Wochen substanziell nachweisbar und korreliert in seiner Höhe mit der Dauer seit dem Start ins All.

Für das Tau-Protein als Repräsentant der grauen Substanz fand sich erst 3 Wochen nach Rückkehr zur Erde ein deutlicher Abfall der Werte im Vergleich zur Ausgangsuntersuchung.

Bluttests deuten auf Schädigung des Gehirns hin

„Insgesamt deuten unsere Ergebnisse auf eine leichtgradige, aber anhaltende Hirnverletzung und einen beschleunigten Alterungsprozess des Gehirns bei Rückkehr zur Erde hin“, sagt Erstautor Prof. Dr. Peter zu Eulenburg von der LMU München. „Es scheinen dabei alle relevanten Gewebsarten des Gehirns betroffen zu sein.“ Ein klinischer Hinweis für neurologisch relevante Folgen eines Langzeitaufenthalts im All sind bisher lediglich Veränderungen des Sehvermögens bei einigen Raumfahrern.

 
Insgesamt deuten unsere Ergebnisse auf eine leichtgradige, aber anhaltende Hirnverletzung und einen beschleunigten Alterungsprozess des Gehirns bei Rückkehr zur Erde hin. Prof. Dr. Peter zu Eulenburg
 

„Dies ist das erste Mal, dass in Bluttests nach Weltraumflügen ein konkreter Beweis für eine Schädigung der Gehirnzellen erbracht wurde. Dies muss weiter erforscht und verhindert werden, wenn Raumfahrten in Zukunft häufiger werden sollen“, sagt der schwedische Neurochemiker Prof. Dr. Henrik Zetterberg, einer der beiden leitenden Koautoren der Studie und Spezialist für neurodegenerative Erkrankungen.

 
Dies ist das erste Mal, dass in Bluttests nach Weltraumflügen ein konkreter Beweis für eine Schädigung der Gehirnzellen erbracht wurde. Prof. Dr. Henrik Zetterberg
 

Um mehr Klarheit zu gewinnen, müsse herausgefunden werden, wie die Schäden entstünden, so Zetterberg. Liege es an der Schwerelosigkeit, an Veränderungen der Gehirnflüssigkeit, an den Stressfaktoren, die mit dem Start und der Landung verbunden seien, oder habe es eine andere Ursache? Hierzu könnten viele spannende experimentelle Studien mit Menschen auf der Erde durchgeführt werden, so der Neurowissenschaftler.

Auch das Herz scheint zu leiden

Wer auf der Suche nach dem ultimativen touristischen Kick glaubt, irgendwann zum Mars oder anderen fernen Planeten fliegen zu müssen, sollte sich auch darauf einstellen, dass ein langer Aufenthalt im Weltraum das Herz schrumpfen lässt.

Ein Training mit niedriger Intensität, wie es Astronauten während ihrer Weltraum-Aufenthalte betreiben, kann davor vermutlich nicht schützen, wie eine im März publizierte Studie von Wissenschaftlern um James MacNamara vom UT Southwestern Medical Center, Dallas, schlussfolgern lässt, an der allerdings nur 2 Probanden teilgenommen haben.

Die Probanden: ein Astronaut und ein Ausdauersportler

Nur wenige Menschen werden das Bedürfnis verspüren und zudem die Chance erhalten, ein Jahr im Weltraum zu verbringen oder den Atlantik zu durchschwimmen; der US-Amerikaner Scott Kelly und der Franzose Benoоt Lecomte gehören zu diesen recht „exotischen“ Zeitgenossen.

2018 schwamm Lecomte in 159 Tagen 2.821 Kilometer durch die eisigen Gewässer des Atlantiks. Pro Tag schwamm er durchschnittlich 5,8 Stunden (Bereich 1,1 bis 9 Stunden), mit Unterbrechungen von 7 und 32 Tagen wegen schlechten Wetters. Er schlief 8 Stunden pro Nacht. Insgesamt verbrachte er zwischen 9 und 17 Stunden in der Bauch- oder Rückenlage.

Kelly verbrachte 2015/16 über 300 Tage an Bord der ISS. Dort trainierte er 6 Tage pro Woche (täglich 1 bis 2 Stunden). Er konnte wählen zwischen Fahrradergometer, Laufband und Widerstandstraining.

Sowohl Lecomte als auch Kelly verloren etwa 20 bis 25% ihrer Herzmasse, und zwar mit einer Rate von rund 0,7 Gramm pro Woche. Beide Männer erlitten eine anfängliche Abnahme des diastolischen Durchmessers ihres linken Ventrikels (bei Kelly von 5,3 auf 4,6 cm, bei Lecomte von 5 auf 4,7 cm). Die Rate des LV-Massenverlusts ist den Studienautoren zufolge über einen kurzen Zeitraum gering, aber angesichts des langen Aufenthaltes im Weltraum und im Wasser summierte sich der geringe wöchentliche Verlust zu einem signifikanten Gesamtverlust. 

Überrascht waren die Forscher nach eigenen Angaben, dass Lecomte seine Herzmasse nicht einmal erhalten konnte, denn ein Schwimmtraining von 1 bis 3 Stunden pro Tag bei hoher Intensität geht in der Regel mit einer Zunahme der Größe und Masse der des linken Ventrikels einher. Die Erklärung dafür: Aufgrund der enormen Distanz schwamm Lecomte mit relativ niedriger bis mittlerer Intensität. Sie reichte offenbar nicht, um den Verlust an kardialer Muskelmasse auszugleichen.

Dieser Artikel ist im Original erschienen auf Univadis.de.

 

Kommentar

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