22. Oktober 2021

Reisen zum Mars schädigt Hirnsubstanz

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-Austronauten“ halten sie sich bei ihren Trips nur wenige Minuten im All auf. 1

Lesedauer: 3,5 Minuten

Denn längere Ausflüge in die Schwerelosigkeit sind womöglich nicht nur für das Herz schädlich, sondern auch für das Hirn: Das lässt nun eine Studie mit fünf russischen Kosmonauten vermuten, die mehrere Monate auf der Internationalen Raumstation (ISS) verbracht haben. Die Studie von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Schweden, Russland und München ist in der Fachzeitschrift „JAMA Neurology“ erschienen.

Das Studiendesign

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 Teilnehmenden betrug 49 Jahre. Nach ihrer Rückkehr zur Erde wurde dreimal Blut entnommen: einen Tag sowie eine Woche und etwa drei Wochen nach der Landung. Es wurden fünf Biomarker für Hirnschäden analysiert. Dabei handelte es sich um Neurofilament Light (NFL), Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP), Total Tau (T-tau) und zwei Amyloid-Beta-Proteine (42 und 40).

Hohe Blutwerte für hirneigene Proteine nach Reiserückkehr

Die Analysen der Blutproben zeigten im Vergleich zur Untersuchung vor dem Start einen erheblichen Anstieg mehrerer hirneigener Proteine vor allem in der ersten 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 zwei Varianten des Amyloid-Proteins sogar noch nach drei Wochen substantiell 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 drei Wochen nach Rückkehr zur Erde ein deutlicher Abfall der Werte im Vergleich zur Ausgangsuntersuchung

Hirnverletzung betrifft alle relevanten Gewebsarten des Hirns

„Insgesamt deuten unsere Ergebnisse auf eine leichtgradige, aber anhaltende Hirnverletzung und einen beschleunigten Alterungsprozess des Gehirns bei Rückkehr zur Erde hin“, sagt Erstautor Professor 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.

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Ursache für Schäden noch unklar

„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 Professor Henrik Zetterberg, einer der beiden leitenden Koautoren der Studie und Spezialist für neurodegenerative Erkrankungen. 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 schrumpft bei langem Weltraumaufenthalt

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 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern um James MacNamara (UT Southwestern Medical Center, Dallas) schlussfolgern lässt, an der allerdings nur zwei Probanden teilgenommen haben („Circulation“). 

2 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 Benoit Lecomte gehören zu diesen recht „exotischen“ Zeitgenossen.

2018 schwamm Lecomte in 159 Tagen 2821 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 acht Stunden pro Nacht. Insgesamt verbrachte er zwischen 9 und 17 Stunden in der Bauch- oder Rückenlage. Scott Kelly verbrachte 2015-16 über 300 Tage an Bord der Internationalen Raumstation (ISS). Dort trainierte er sechs Tage pro Woche (täglich 1 bis 2 Stunden). Er konnte wählen zwischen  Fahrradergometer, Laufband und Widerstandstraining.

Beide verloren 20-25 % ihrer Herzmasse

Sowohl Lecomte als auch Kelly verloren etwa 20 bis 25 Prozent 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 4,6Denn längere Ausflüge in die Schwerelosigkeit sind womöglich nicht nur für das Herz schädlich, sondern auch für das Hirn: Das lässt nun eine Studie mit fünf russischen Kosmonauten vermuten, die mehrere Monate auf der Internationalen Raumstation (ISS) verbracht haben. Die Studie von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Schweden, Russland und München ist in der Fachzeitschrift „JAMA Neurology“ erschienen.

Dieser Beitrag ist im Original auf Univadis.de erschienen.

  1. Eulenburg et al.: „Changes in Blood Biomarkers of Brain Injury and Degeneration Following Long-Duration Spaceflightin JAMA Neurology (2021)
  2. MacNamara et al.: „Cardiac Effects of Repeated Weightlessness During Extreme Duration Swimming Compared With Spaceflightin Circulation (2021)

Bildquelle: © gettyImages/Andriy Onufriyenko

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