Die Wirkung von Kaliumbicarbonat auf Knochen und verschiedene physiologische Systeme während der Immobilisierung (NUC)

Astronauten im Weltraum leiden unter einem erhöhten Knochenschwund, der hauptsächlich mit dem Fehlen von Gravitationskräften zusammenhängt. Dieser verstärkte Knochenabbau geht mit einer höheren Calciumkonzentration im Urin einher und erhöht insofern das Risiko für Nierensteine. Da die Knochenregeneration auch nach der Rückkehr zur Erde nicht schnell erfolgt, sind Astronauten einem erhöhten Osteoporose-Risiko ausgesetzt.

Ernährungsfaktoren wie eine mangelhafte Zufuhr von Calcium, Energie und Flüssigkeit sowie die reichliche Zufuhr von Speisesalz zeigen zusätzliche negative Auswirkungen auf die Knochen. Ergebnisse mehrerer Studien zeigen übereinstimmend die negativen Auswirkungen von Säuren auf den Knochen (erhöhter Knochenabbau). Bei länger andauernden Weltraummissionen ist eine große Herausforderung die Entwicklung von Gegenmaßnahmen für die negativen Folgen der Schwerelosigkeit auf Knochen.

Da nicht alle notwendigen Experimente zur Entwicklung von Gegenmaßnahmen im Weltraum durchgeführt werden können, wurden Simulationsmodelle der Schwerelosigkeit wie 6° Head-Down-Tilt-Bedrest (HDT-Bedrest) auf der Erde implementiert, die einige physiologische Bedingungen der Schwerelosigkeit nachahmen, wie z Entlastung und Ruhigstellung der unteren Körperteile und Flüssigkeitsverschiebung.

Alkalische Salze wie Kaliumbicarbonat (KHCO3) zeigen positive Auswirkungen auf die Knochen, wenn sie postmenopausalen Frauen zugeführt werden. Neben den positiven Effekten auf Marker des Knochenumsatzes konnte die Calciumkonzentration im Urin reduziert werden. Daher war das Hauptziel der vorliegenden Studie, die immobilisierungsinduzierte Knochenresorption durch eine alkalisierende Wirkung der Supplementierung des alkalischen Salzes KHCO3 während Head-Down-Tilt-Bedrest (HDT-Bedrest) – einem führenden Simulationsmodell der Schwerelosigkeit – zu reduzieren.

Die Crossover-Studie bestand aus zwei gleich langen Teilen (36 Tage) – 7 Tage Anpassung, 21 Tage HDT – Bettruhe, 6 Tage Erholung und 2 Tage Langzeit-Follow-up. Beide Studienteile unterschieden sich lediglich im HDT-Zeitraum, wo eine Gruppe der 8 gesunden, jungen, männlichen Teilnehmer täglich mit 90 mmol KHCO3 supplementiert wurde (3 mal täglich 30 mmol KHCO3 verdünnt in 200 ml Leitungswasser, ergänzt zusammen mit dem Hauptmahlzeiten), während die andere Gruppe nur 200 ml Leitungswasser ohne Supplementierung erhielt (Kontrollgruppe).

Die Messungen von Knochenaufbaumarkern sowie Knochenresorptionsmarkern in Blut und Urin geben Aufschluss über die Einflüsse der Supplementierung auf den Knochenstoffwechsel, während Blutgasanalysen zusammen mit den pH-Werten des 24h-Urins auf die alkalisierende Wirkung von KHCO3 hinweisen. Gleichzeitig werden weitere physiologische Systeme wie Protein- und Muskelstoffwechsel, Körpergewicht und Körperzusammensetzung, Kreislauf und das neurovestibuläre System untersucht.