Langfristige Exposition gegenüber Mikrogravitation führt zum Verlust der Knochendichte und Neue Forschungen zeigen das beunruhigende Ausmaß, in dem dies geschieht, und stellen fest, dass sich Astronauten möglicherweise nie vollständig erholen.

„Die nachteilige Wirkung der Raumfahrt auf das Skelettgewebe kann tiefgreifend sein“, heißt es im Eröffnungssatz von new Forschung veröffentlicht heute in Scientific Reports. Tiefgründig hat recht. Das Studie unter der Leitung der Kinesiologen Leigh Gabel und Steven Boyd von der University of Calgary fand heraus, dass Astronauten, die anLangzeit-Raumflüge (dh Missionen, die länger als drei Monate dauern) weisen selbst nach einem vollen Jahr auf der Erde Anzeichen einer unvollständigen Knochenerholung auf. Lang-Dauermissionen scheinen zu einer vorzeitigen Alterung der Knochen zu führen, insbesondere der Knochen in den gewichtstragenden unteren Extremitäten.

„Wir haben festgestellt, dass sich die tragenden Knochen ein Jahr nach dem Weltraumflug bei den meisten Astronauten nur teilweise erholt haben“, sagte Gabel in einer Erklärung. „Dies deutet darauf hin, dass der dauerhafte Knochenschwund durch die Raumfahrt etwa dem altersbedingten Knochenschwund von einem Jahrzehnt auf der Erde entspricht.“

Die gute Nachricht, wenn es überhaupt eine gibt, ist, dass weltraumgestütztes Widerstandstraining dazu dienen kann, den Knochenverlust und die Geschwindigkeit zu begrenzen Wiederherstellung. Vorherige Forschung vom selben Team zeigten, dass „Astronauten ihre Knochendichte und -stärke eher bewahren, wenn sie während des Fluges das Trainingsvolumen für den unteren Körperwiderstand im Vergleich zum Vorflug erhöhen“, wie die Wissenschaftler schreiben.

Die neue Forschung zeigt, wie abhängig wir von der Schwerkraft sind, um unsere Knochenstärke zu erhalten. Jeder Tag ist ein ständiger Kampf gegen die Schwerkraft, aber all diese Arbeit tut unserem Körper gut, da er unsere Knochen kontinuierlich stärkt. Im Weltraum schweben Astronauten jedoch nur mit kaum einer herum körperlicher Widerstand, was zu einem allmählichen Verlust der Knochendichte führt.

„Knochenschwund tritt beim Menschen auf – wenn wir altern, verletzt werden oder in jedem Szenario, in dem wir den Körper nicht bewegen können, verlieren wir Knochen“, sagte Gabel. „Es ist unglaublich selten zu verstehen, was mit Astronauten passiert und wie sie sich erholen. Dadurch können wir die Prozesse beobachten, die in so kurzer Zeit im Körper ablaufen.“

Das Team reiste zur Durchführung der Studie zum Johnson Space Center der NASA in Houston, Texas. Insgesamt 17 internationale Astronauten (14 Männer und drei Frauen) wurden untersucht, die alle irgendwann in den letzten sieben Jahren Langzeitmissionen durchgeführt haben. Die Astronauten wurden vor ihren ISS-Raumflügen und dann sechs und zwölf Monate nach ihrer Rückkehr zur Erde bewertet.

Das Team machte Knochenscans bestimmter anatomischer Bereiche, nämlich der Tibia oder des Schienbeins und des Unterarms. Dies ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Anfälligkeit dieser Knochen für Brüche (oder „Versagenslast,“ im Volksmund der Kinesiologen) und die Menge des Knochenmineralgehalts und die Dicke von Knochengewebe. Sie zeichnete auch die Trainingsroutinen der Astronauten während und nach ihrem Weltraum auf Missionen, einschließlich Übungen wie Kreuzheben, Laufen auf einem Laufbandund Radfahren.

Von den 17 untersuchten Astronauten zeigten 16 eine unvollständige Erholung ihrer Schienbeine (die Maße ihrer Unterarme unterschieden sich ein Jahr nach den Raumflügen nicht wirklich). Im Durchschnitt zeigten die Astronauten vor ihren Raumflügen eine Schienbeinbruchlastkapazität von 10.579 Newton, die jedoch bei ihrer sofortigen Rückkehr zur Erde auf 10.084 Newton abfiel, was einem Verlust von 495 Newton entspricht. Den Astronauten gelang es zwar, sich im Jahr nach ihrer Rückkehr teilweise zu erholen, aber sie lagen immer noch 152 Newton unter ihren Belastungswerten vor dem Schienbeinbruch vor dem Flug.

Ihre Knochendichte nahm auch einen Schlag. Die Astronauten hatten vor ihrer Zeit im Weltraum eine durchschnittliche Knochendichte von 326 Milligramm pro Kubikzentimeteraber dieser Wert fiel bei ihrer Rückkehr auf 282,5 mg pro Kubikzentimeter – ein Abfall von 43,5 mg pro Kubikzentimeter.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Mikrogravitation irreversible Schäden an der Knochenstärke, -dichte und der trabekulären Knochenmikroarchitektur hervorruft“, schreiben die Wissenschaftler in ihrer Studie. Der Trabekelknochen ist ein „hochporöse Form von Knochengewebe, die in einem Netzwerk aus miteinander verbundenen Stäben und Platten organisiert ist“, dessen Funktion darin besteht, sorgen für Festigkeit und leiten äußere Belastungen von den Gelenken weglaut unabhängiger Forschung.

Wenig überraschend verschlechterten sich die Knochenmaße je nach Einsatzdauer. Die acht Astronauten, die länger als sechs Monate auf der ISS waren, erholten sich laut der Studie deutlich weniger als diejenigen, die an kürzeren Missionen teilnahmen. Gleichzeitig leisteten die Astronauten, die die meiste Tibia-Knochenmineraldichte wiedererlangten, die beste Leistung Kreuzheben während des Fluges.

„Da beengte Platzverhältnisse ein limitierender Faktor für zukünftige Missionen der Erkundungsklasse sein werden, müssen die Trainingsgeräte für eine kleinere Stellfläche optimiert werden“, schreiben die Wissenschaftler. „Widerstandstraining (insbesondere Kreuzheben und andere Unterkörperübungen) wird eine tragende Säule bleiben, um den Knochenschwund zu mildern; Das Hinzufügen einer Sprungübung zu den On-Orbit-Regimen kann jedoch den Knochenschwund weiter verhindern und die tägliche Trainingszeit verkürzen.“

Diese sind wichtige Erkenntnisse, insbesondere als NASA, durch seine kommendes Artemis-Programm, möchte eine nachhaltige und dauerhafte Präsenz auf und um den Mond aufbauen. Die neue Forschung spricht auch für zukünftige bemannte Missionen zum Mars, die ebenfalls längere Aufenthalte im Weltraum beinhalten werden. Zusätzlich zu Muskelatrophie und der Verlust der Knochenstärke, die Mikrogravitation wirkt sich nachteilig auf die aus Herz, Augen, Gehirn, Wirbelsäule, Zellenund insgesamt körperliche Fitness. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir alle mit der Raumfahrt verbundenen Risiken und die besten Möglichkeiten zu ihrer Minderung kennen.

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