VISUALISIERUNG DER MIKROZIRKULATION IN DER SCHWERELOSIGKEIT (µGµScan)

Während der Schwerelosigkeit unterliegt das Herz-Kreislauf-System schnellen Veränderungen, was in Studien von Kurzzeit- (Space Shuttle) und Langzeitmissionen zu Skylab, MIR und der Internationalen Raumstation gezeigt wurde (Nicogossian et al., 1989; Blomquist, 1994; Platts et al., 2014). Es gibt auch Hinweise auf Veränderungen der Blutgefäßstruktur, des Stoffwechsels und der Reaktionen auf gefäßerweiternde und verengende Substanzen, die langfristige gesundheitliche Folgen haben könnten, die den Auswirkungen des Alterns auf das Herz-Kreislauf-System ähneln (Hughson und Shoemaker, 2004). Kardiovaskuläre Anpassungen verursachen eine erhöhte Inzidenz von postflight orthostatischer Intoleranz (Ohnmacht), vermindertem Herzzeitvolumen und reduzierter körperlicher Leistungsfähigkeit. Neben diesen Nachflugeffekten könnte die Schwerelosigkeit auch schädliche Folgen während des Fluges haben. So wurde beispielsweise gezeigt, dass bei Weltraummissionen auch bei gesunden Personen Herzrhythmusstörungen auftreten können (Convertino, 2009).

Das Verständnis der kardiovaskulären Reaktionen des menschlichen Körpers auf veränderte Gravitationsbedingungen ist daher ein wichtiges Ziel der Weltraumforschung.

Während die nicht-invasive Bildgebung der Mikrozirkulation ein sehr vielversprechendes Instrument zur Beurteilung des kardiovaskulären Zustands ist, ist das Wissen über die Beteiligung der Mikrozirkulation an kardiovaskulären Veränderungen, die durch Schwerelosigkeit verursacht werden, sehr begrenzt, und weitere Forschung auf diesem Gebiet scheint vielversprechend. Bevor ein nicht-invasives Verfahren zur Bildgebung der Mikrozirkulation während Raumflügen eingesetzt wird, muss es auf der Erde evaluiert werden.

Um die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper unter terrestrischen Bedingungen zu untersuchen, existieren verschiedene bewährte Simulationsmodelle: Bettruhe mit gesenktem Kopf, trockenes und nasses Eintauchen sowie Parabelflüge. Unter diesen Modellen bildet nur der Parabelflug einen echten Zustand der Schwerelosigkeit nach (eine Beschreibung der Parabelflüge finden Sie in der Teilnehmerinformation). Kardiovaskuläre Studien wurden oft während Parabelflügen durchgeführt. Innerhalb der der Methode innewohnenden Einschränkungen (kurze Dauer der Schwerelosigkeit – etwa 21 s – gefolgt von 20 s Hypergravitationsperioden bei 1,8 g) wurden im Laufe der Jahre einige bemerkenswerte Ergebnisse veröffentlicht.

Ziel unseres Forschungsansatzes ist es, die Machbarkeit der in-vivo-Evaluierung der Mikrozirkulation im Parabelflug zu testen, um kardiovaskuläre Reaktionsmechanismen unter diesen Bedingungen besser beschreiben zu können. In diesem Zusammenhang erwarten wir während der Schwerelosigkeit des Parabelfluges Veränderungen in der Mikrozirkulation.

Unser Ansatz könnte dazu beitragen, ein diagnostisches Werkzeug zu entwickeln, um schwerelosigkeitsbedingte Herz-Kreislauf-Erkrankungen leichter zu identifizieren und Strategien zur Anpassung von Astronauten an die Schwerelosigkeit vor der Weltraummission zu verbessern.