Dos­sier Medi­zin und Raum­fahrt: Wis­sen aus dem All

10.09.2018 | The­men


Schon nach rund drei Tagen Auf­ent­halt im Welt­all kön­nen leichte Ver­än­de­run­gen in der Mikro­struk­tur des Mus­kels und leichte Defi­zite der Mus­kel­funk­tion nach­ge­wie­sen wer­den. Mit dem Wis­sen über die Pro­zesse, die im Welt­all im Kör­per ablau­fen, ist spe­zi­ell die Neu­ro­reha­bi­li­ta­tion berei­chert wor­den – etwa bei der Behand­lung von Lan­g­­zeit-immo­­bi­­len Per­so­nen.
Chris­tina Schaar

Tritt ein Astro­naut seine Reise ins Welt­all an, so begin­nen rela­tiv schnell nach dem Unloading der Schwer­kraft, ver­schie­dene Kör­per­sys­teme dar­auf zu reagie­ren, allen voran das mus­ku­los­ke­lettale Sys­tem, wobei die Mus­keln ihre Struk­tur, ihre Funk­tion und ihre Kon­trak­ti­li­tät ver­än­dern. Bereits nach sechs bis sie­ben Stun­den im All kann beob­ach­tet wer­den, dass sich Myo­fi­la­mente abbauen und die Mus­kel­funk­tion leichte Defi­zite auf­weist. Auf­grund der Schwä­chung der Mus­kel­kraft demi­ne­ra­li­siert der Kno­chen mit dar­aus resul­tie­ren­den osteo­po­ro­ti­schen Erschei­nun­gen. Auch das kar­dio­vasku­läre Sys­tem ist betrof­fen: Der Herz­mus­kel baut suk­zes­sive ab und ist nicht – wie unter nor­ma­len Bedin­gun­gen der Schwer­kraft – in der Lage, kraft­voll zu pum­pen. Die Gefäße kön­nen sich nicht mehr weit und eng stel­len. Sie blei­ben dau­er­haft in der Kon­trak­tion, was den Wider­stand im peri­phe­ren Gefäß­sys­tem erhöht. „Dadurch wird auch die Blut­ver­sor­gung in der Peri­phe­rie schlech­ter“, betont Ste­fan Gola­szew­ski von der Uni­ver­si­täts­kli­nik für Neu­rol­gie an der SALK und Lei­ter des Karl Lan­d­stei­­ner-Insti­­tuts für Raum­­fahrt- Neu­ro­lo­gie Salzburg. 

Dar­über hin­aus kommt es im All zur Ver­än­de­rung des Blut­bil­des und der Blut­vis­ko­si­tät ins­ge­samt: Die Zahl der Ery­thro­zy­ten nimmt ab, die Throm­bo­zy­ten sind beein­träch­tigt, das Immun­sys­tem ins­ge­samt geschwächt mit einer dar­aus resul­tie­ren­den erhöh­ten Anfäl­lig­keit für Infekte. „Des­we­gen kann ein gesun­der Mensch, der unter nor­ma­len Bedin­gun­gen kein Risiko auf­weist, unter die­sen Vor­aus­set­zun­gen Throm­bo­sen oder eine Lun­gen­em­bo­lie ent­wi­ckeln“, unter­streicht Gola­szew­ski. Um die­sem dege­ne­ra­ti­ven Pro­zess im Kör­per gegen­zu­steu­ern, unter­zie­hen sich Astro­nau­ten einem umfang­rei­chen Trai­nings­pro­gramm, beson­ders im Hin­blick auf Mus­kel­trai­ning, Koor­di­na­tion beim Gehen und ziel­ge­rich­tete Bewe­gun­gen. Ziel ist es, sich im Welt­raum auf den Bei­nen hal­ten zu kön­nen und in der Schwe­re­lo­sig­keit ganz banale Tätig­kei­ten – zum Bei­spiel das Essen anzu­grei­fen – durch­füh­ren zu kön­nen. Beson­ders bei Lang­zeit­auf­ent­hal­ten, die län­ger als ein Jahr dau­ern, muss der Astro­naut ein inten­si­ves Trai­nings­pro­gramm absol­vie­ren, um nicht dau­er­hafte Schä­den zu erlei­den. Gola­szew­ski dazu: „Ist der Kör­per per­ma­nent der Schwe­re­lo­sig­keit aus­ge­setzt, wird der Betref­fende nicht lange leben, weil er mög­li­cher­weise nach eini­gen Mona­ten infolge der auf­ge­tre­te­nen Kom­pli­ka­tio­nen stirbt.“ So sind nach einem der­ma­ßen lan­gen Auf­ent­halt bei­spiels­weise die Kno­chen der­art ent­mi­ne­ra­li­siert, dass der Betref­fende nicht mehr in der Lage ist, auf sei­nen Bei­nen zu ste­hen. Ebenso wäre keine Mus­kel­masse mehr vor­han­den, was das Auf­ste­hen ver­un­mög­licht – abge­se­hen davon, dass es zuvor noch zu einer Lun­gen­em­bo­lie, einer Bein­ven­en­throm­bose oder einem Infarkt kom­men könnte. 

Ver­än­de­run­gen nach drei Tagen 

Schon nach drei Tagen im Welt­all kön­nen leichte Ver­än­de­run­gen nach­ge­wie­sen wer­den: etwa in der Mikro­struk­tur des Mus­kels oder eine Atro­phie. Kür­zere Auf­ent­halte im All – also zwi­schen drei und sechs Wochen – wur­den beson­ders in USA beforscht, weiß Gola­szew­ski. Mit den Aus­wir­kun­gen von Lang­zeit­auf­ent­hal­ten haben sich spe­zi­ell rus­si­sche Wis­sen­schaf­ter beschäftigt. 

So waren die Kos­mo­nau­ten nach sie­ben Tagen im All zwar atak­tisch und insta­bi­ler; die Ver­än­de­run­gen ins­ge­samt konn­ten jedoch rela­tiv gut kom­pen­siert wer­den. Andere Unter­su­chun­gen nach Lang­zeit­auf­ent­hal­ten von bis zu sechs Mona­ten im Welt­all zeig­ten: je län­ger der Auf­ent­halt, umso gra­vie­ren­der die gesund­heit­li­chen Aus­wir­kun­gen. „Diese Lang­zeit­flie­ger muss­ten nach der Lan­dung aus der Raum­kap­sel her­aus­ge­tra­gen wer­den, da sie nicht mehr gehen konn­ten“, betont Gola­szew­ski. Ursa­che dafür sind Ver­än­de­run­gen im pro­prio­zep­ti­ven Sys­tem. „Diese zuvor top­fit­ten Män­ner muss­ten nun über einen län­ge­ren Zeit­raum reha­bi­li­tiert wer­den“, führt der Neu­ro­loge wei­ter aus. Als beson­ders ziel­füh­rend hat es sich erwie­sen, die Betrof­fe­nen auf bestimm­ten Plat­ten zu posi­tio­nie­ren, die sich unter den Füßen bewe­gen und leichte Vibra­tio­nen bezie­hungs­weise pro­prio­zep­tive Sti­mu­la­tio­nen an den Fuß­soh­len bewirken. 

Eine der Folge-Unter­­su­chun­­­gen in Folge der For­schun­gen im Welt­all in Öster­reich befasste sich mit Men­schen, die immo­bil in waag­rech­ter Posi­tion lie­gen und sich krank­heits­be­dingt aus eige­ner Kraft nicht mehr selbst auf­rich­ten kön­nen. Vom Prin­zip her sei dies in vie­len Berei­chen – von mus­­kulo-ske­­le­t­­tal, kar­dio­vasku­lär, über das Blut­bild bis hin zur Immu­no­lo­gie – vor allem im Hin­blick auf dege­ne­ra­tive Erschei­nun­gen durch­aus mit den Ver­än­de­run­gen im Welt­all ver­gleich­bar. In den Jah­ren 1996/​97 wur­den dazu in Inns­bruck Ver­su­che durch­ge­führt, bei denen Pro­ban­den 48 Stun­den in Was­ser­bet­ten gele­gen sind. Dabei lie­gen die Pro­ban­den auf Plas­tik­pla­nen im Tro­cke­nen und sind durch den Auf­trieb im Was­ser in einer soge­nann­ten Micro­gra­vity – einer simu­lier­ten Schwe­re­lo­sig­keit – ein­ge­bun­den. Anschlie­ßend wur­den sie auf Gang­plat­ten gestellt und im Hin­blick auf Sta­bi­li­tät, Reflexe und ziel­ge­rich­tete koor­di­na­tive Bewe­gun­gen getes­tet; die Augen­be­we­gun­gen wur­den beob­ach­tet und die Augen­sak­ka­den getes­tet. Der Experte dazu: „Bei den Pro­ban­den in Was­ser­bet­ten kann man par­al­lel zu den Pro­zes­sen im Welt­raum sehen, wie sich die Kör­per­sys­teme unter die­ser simu­lier­ten Schwe­re­lo­sig­keit ver­än­dern.“ In wei­te­rer Folge hätte man sich bei den For­schun­gen jedoch mehr auf die medi­­­zi­­nisch- reha­bi­li­ta­tive Seite kon­zen­triert, die ein ähn­li­ches Krank­heits­bild und ähn­li­che Ent­wick­lun­gen auf­weise wie die Dege­ne­ra­tion im Weltraum. 

Heut­zu­tage ver­sucht man in Kran­ken­häu­sern, Bet­ten in ver­schie­dene Posi­tio­nen – auch ver­ti­kal – zu brin­gen, um so auch bei­spiels­weise koma­töse Pati­en­ten zumin­dest zeit­weise wie­der der Schwer­kraft aus­zu­set­zen. „Liegt bei­spiels­weise jemand eine Woche waag­recht im Bett, ist er nicht mehr in der Lage, auf­zu­ste­hen und sei­nen Kör­per in eine ver­ti­kale Posi­tion zu brin­gen“, betont Gola­szew­ski. Mit dem Wis­sen über die Pro­zesse, die im Welt­all im Kör­per ablau­fen, sei spe­zi­ell die Neu­ro­reha­bi­li­ta­tion berei­chert worden. 

Aktu­el­les Projekt 

Zum „Bedrest-Syn­­­drom“ wurde erst im Juni 2018 ein von der Natio­nal­bank finan­zier­tes Pro­jekt abge­schlos­sen. Ziel war es, die Pro­zesse und den Ver­lauf von Pati­en­ten mit einem ver­län­ger­ten Koma­sta­dium zu unter­su­chen und sys­te­ma­tisch zu beschrei­ben. Dabei han­delte es sich bei­spiels­weise um Ver­än­de­run­gen, die im Rah­men eines Apal­li­schen Syn­droms häu­fig Sekun­där­schä­den durch län­ger andau­ernde Bett­läg­rig­keit ver­ur­sa­chen. „Diese Schä­den beinhal­ten beson­ders Ver­än­de­run­gen im zen­tra­len und peri­phe­ren Ner­ven­sys­tem, im mus­­kulo-ske­­le­t­­ta­­len Sys­tem sowie im Bereich der kar­dio­vasku­lä­ren Funk­tio­nen“, unter­streicht Gola­szew­ski. Die Ergeb­nisse die­ser explo­ra­ti­ven Stu­die sol­len hel­fen, ein kla­res Bild der Sym­pto­ma­to­lo­gie und ein bes­se­res Ver­ständ­nis für die patho­phy­sio­lo­gi­schen Ver­än­de­run­gen des „Bedrest-Syn­­­droms“ zu erhalten. 

© Öster­rei­chi­sche Ärz­te­zei­tung Nr. 17 /​10.09.2018