Eine bemannte Mission zum Mars stellt Astronauten vor erhebliche gesundheitliche Herausforderungen. Zwei Hauptprobleme sind dabei die kosmische Strahlung und die Schwerelosigkeit. Forscher des Medical College of Wisconsin haben in einer Studie die langfristigen Auswirkungen dieser Faktoren untersucht und dabei besorgniserregende Ergebnisse veröffentlicht.
Experimentelle Bedingungen und Methoden
Da Langzeitversuche im Weltraum derzeit nicht möglich sind, führten die Wissenschaftler ihre Experimente an Ratten durch. Um Schwerelosigkeit zu simulieren, verwendeten sie das sogenannte Hindlimb Unloading (HLU). Dabei wurden die Hinterbeine der Tiere für 30 Tage in einem 30-Grad-Winkel angehoben, um die Flüssigkeitsverschiebung im Körper nachzuahmen.
Die Strahlenbelastung wurde mit einem speziellen Simulator am NASA Space Radiation Laboratory erzeugt. Dieser beschoss die Ratten mit einer Mischung aus Protonen und schweren Ionen wie Silizium und Eisen, die auch in der kosmischen Strahlung vorkommen. Die Tiere wurden fünf Tage lang der Schwerelosigkeit ausgesetzt, dann kurzzeitig einer hohen Strahlendosis ausgesetzt und anschließend weitere 25 Tage in der HLU-Position gehalten.
Ergebnisse und gesundheitliche Risiken
Die Studie zeigt drei Hauptprobleme auf. Erstens entwickelten die Ratten nach einer Strahlendosis von 1,5 Gray perivaskuläre Fibrose, eine Art Narbengewebe um die Herzkranzgefäße. Innerhalb von 270 Tagen verdoppelte sich diese Gewebebildung, was das Risiko für Herzinfarkte deutlich erhöhte. Interessanterweise hatte die Schwerelosigkeit hier kaum Einfluss – die Schäden waren hauptsächlich auf die Strahlung zurückzuführen.
Zweitens wurde das Immunsystem der Tiere stark beeinträchtigt. Monate nach der Bestrahlung fehlten in der Milz zwei Drittel der natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), die für die Bekämpfung von Viren und Krebszellen verantwortlich sind. Schwerelosigkeit allein führte zwar auch zu einem Rückgang dieser Zellen, aber nur die Kombination mit Strahlung verhinderte eine vollständige Erholung.
Drittens fanden die Forscher permanente Mutationen in den Genen der weißen Blutkörperchen. Einige dieser Mutationen stehen in Verbindung mit clonaler Hämatopoese (CHIP), einem Zustand, der das Risiko für Leukämie sowie Herzinfarkte und Schlaganfälle erhöht. Die Strahlenbelastung beschleunigte diese Veränderungen deutlich.
Die Studie hat jedoch einige Einschränkungen. Die Strahlendosis wurde einmalig verabreicht, während Astronauten über Monate oder Jahre kontinuierlich Strahlung ausgesetzt wären. Zudem wurden nur männliche Ratten verwendet, sodass die Ergebnisse nicht ohne Weiteres auf weibliche Astronauten übertragbar sind.
- Quelle: Medical College of Wisconsin, Studie veröffentlicht in PLOS ONE
- Quelle: NASA Space Radiation Laboratory, Brookhaven National Laboratory