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Welche Folgen hat ein Langzeitaufenthalt im Weltall für die Gesundheit?

Die Belastungen eines Weltraumflugs für den menschlichen Körper sind hoch. In einer Zwillingsstudie der NASA konnten nun die gesundheitlichen Folgen eines Langzeitaufenthalts im Weltall genauer erforscht werden.
Weltraum, Gesundheit, Schwerelosigkeit, kosmische Strahlung

Ein Langzeitaufenthalt im Weltall hat vielfältige Auswirkungen auf den menschlichen Körper

Strahlung, Schwerelosigkeit, räumliche Enge – Das sind nur einige der Belastungen, die Astronauten bei einem Flug ins Weltall aushalten müssen. Gleich zu Beginn muss der Körper bis zu 5 g (Erdschwerebeschleunigung) aushalten, danach folgt die Schwerelosigkeit. Welche Folgen das alles für die Gesundheit hat, haben US-Forscher nun an eineiigen Zwillingen untersucht: Mark Kelly hat auf vier Flügen 54 Tage im Weltall verbracht, Scott Kelly war insgesamt 540 Tage im Weltraum, darunter 340 Tage lang ununterbrochen auf der ISS. Die Forscher nutzten den Vergleich der beiden Männer, um herauszufinden, wie sich ein Langzeitaufenthalt im Weltraum auf den menschlichen Körper auswirkt. Die Forschung soll auch dazu dienen, die Möglichkeiten einer bemannten Marsmission auszuloten. Die Studienergebnisse wurden im Fachmagazin „Science“ veröffentlicht.

Gesundheitsrisiko Strahlung

Der Untersuchung zufolge hat ein längerer Weltraumaufenthalt vielfältige Folgen für die Gesundheit - teilweise sind diese offenbar sogar irreversibel. Besonders gravierende Folgen für den menschlichen Organismus hat die kosmische Strahlung. Dabei handelt es sich um hochenergetische Teilchenstrahlung, die von der Sonne, der Milchstraße und fernen Galaxien kommt. Sie besteht vorwiegend aus Protonen, daneben aus Elektronen und vollständig ionisierten Atomen. Auch auf der Erde sind wir ständig kosmischer Strahlung ausgesetzt. Allerdings beträgt die Strahlenbelastung hier etwa rund 0,4 Millisievert pro Jahr (auf Meeresniveau), während die effektive Strahlendosis in einer Raumstation im All auf rund 200 Millisievert pro Jahr beziffer wird.

 

Kosmische Strahlung verändert Erbgut

In der Studie war der untersuchte Astronaut einer effektiven Dosis von 146,34 Millisievert ausgesetzt. Bei einer Reise zum Mars läge dieser Wert etwa um das Achtfache höher. Schaden richtet die Strahlung an, indem sie Atome und Moleküle in unseren Körpern ionisiert. Dadurch können chemische oder biochemische Reaktionen in den betroffenen Zellen ausgelöst und auch das Erbgut geschädigt werden.

Wie die Forscher um Francine Garrett-Bakelman vom Weill College of Medicine in New York zeigen konnten, war bei Scott Kelly eine Zunahme von Inversionen und Translokation im Erbgut zu verzeichnen. Dabei handelt es sich Verlagerungen von ganzen Chromosomenabschnitten. Sie entstehen, wenn die Chromosomenkette durch die ionisierende Strahlung zerstört wird und sich einzelne Bruchstücke an anderer Stelle wieder in das Chromosom integrieren.

Höhe des Krebsrisikos bislang unbekannt

Theoretisch können diese Veränderungen auch Krebs auslösen. Wie hoch das Risiko tatsächlich ist, konnte allerdings noch nicht berechnet werden, da bisher nur wenige Menschen mehr als 300 Tage im Weltraum verbrachten. Das erhöhte Krebsrisiko besteht offenbar aber auch noch lange nach der Rückkehr zur Erde: So zeigten die Forschungen, dass es bei Scott Kelly auch nach der Rückkehr von der ISS zu mehr Inversionen und Translokationen kam als bei seinem Zwillingsbruder. Die hohe Strahlenexposition in der ISS scheint die Stabilität der Chromosomen nachhaltig gestört zu haben, so Garrett-Bakelman.

Auch epigenetische Veränderungen durch den langen Weltraumaufenthalt konnten nach der Rückkehr des Astronauten festgestellt werden. Dabei handelt es sich um die Anlagerung oder Entfernung von Methylgruppen, die bestimmte Gene auf Dauer ab- oder anschalten können. Der festgestellte Anstieg der DNA-Methylierung muss jedoch nicht unbedingt Folge der Strahlenbelastung sein. Viele Veränderungen in der Genaktivierung fanden beispielsweise im Immunsystems statt. Möglicherweise, so die Vermutung der Forscher, reagiert das Immunsystem damit auf DNA-Schäden.

Immunsystem im Weltall geschwächt

Dass sich das Immunsystem im Weltraum verändert, ist schon länger bekannt. Wissenschaftler erklären das damit, dass sich bestimmte Immunzellen im Körper bewegen und diese Bewegung von der Schwerkraft abhängt. Wer sich im Weltraum eine Infektion wie eine Bindehautentzündung oder einen einfachen Schnupfen holt, wird diese daher meist nur schwer wieder lost. Eine andere rätselhafte Veränderung wurde in der aktuellen Studie festgestellt, und zwar das vermehrte Auftreten von mitochondrialer DNA im Blut. Dies könnte den Forschern zufolge darauf hindeuten, dass die Kraftwerke der Zellen im Weltall überfordert waren und teilweise zerfielen.

Auch die Schwerelosigkeit verändert die Körperfunktionen. So führt sie bereits nach kurzer Zeit zu einer Umverteilung der Flüssigkeit in Richtung Kopf. Dadurch steigt der Durchmesser von Arterien und Venen im oberen Bereich des Körpers an, was zu geschwollenen oder roten Gesichtern führt. Negativ wirkt sich das auf die Augen aus: Bei etwa 40 Prozent der Astronauten kommt es in Folge einer Verdickung der Aderhaut zu Stehstörungen, dem sogenannten SANS („spaceflight associated neuro-ocular syndrome”). Diese Schäden sind nach der Rückkehr zur Erde nur teilweise reversibel.

Auch Gehirn und Herz leiden unter veränderten Bedingungen

Kognitive Störungen und Kreislaufprobleme sind weitere Schwierigkeiten, mit denen Astronauten zu kämpfen haben – allerdings meist erst nach der Rückkehr zur Erde; zudem sind diese Störungen reversibel. Auch die Herzleistung muss sich an die veränderten Bedingungen anpassen. Häufig ist das vor allem dann ein Problem, wenn die Astronauten zur Erde zurückkehren und das Herz wieder vermehr arbeiten muss.

Um die Astronauten für die Zeit im und vor allem nach dem All vorzubereiten, absolvieren sie vor, während und nach dem Weltraumaufenthalt ein spezielles Training. Ganz verhindern kann dies die gesundheitlichen Schäden jedoch nicht. Insbesondere bei einem sehr langen Aufenthalt im All, wie es bei einer bemannten Marsmission der Fall wäre, können die gesundheitlichen Risiken nur schwer eingeschätzt werden.

Foto: © Jürgen Fälchle - Fotolia.com

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Hauptkategorie: Gesundheitspolitik
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