Medizin Im Weltraum: Was Die Schwerelosigkeit über Die Menschliche Gesundheit Aussagen Kann

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-21 22:30

Die Astronautin Serena Auñón-Kanzlerin diskutiert ihre Erfahrungen in der Schwerelosigkeit und macht biologische Experimente im Weltraum.

Die Mikrogravitation oder sehr schwache Schwerkraft auf der Internationalen Raumstation (ISS) lässt Astronauten mühelos gleiten und Salto fahren, wenn sie die Erde umkreisen. Es ist auch eine nützliche Umgebung, um Einblicke in die menschliche Gesundheit zu gewinnen, sowohl in Bezug auf die Auswirkungen einer Langzeit-Raumfahrt als auch in Bezug auf neue Perspektiven auf Krankheiten, von denen Menschen auf unserem Planeten betroffen sind.

Die weltraumgestützte biomedizinische Forschung war eines der Schlüsselthemen, die letzte Woche auf der ISS-Forschungs- und Entwicklungskonferenz in Atlanta erörtert wurden. Die Forscher hoben einige der aktuellen Arbeiten an der Raumstation sowie weitere Studien hervor, die die NASA und das ISS National Laboratory bei der Kommerzialisierung der erdnahen Umlaufbahn durchführen möchten. Sie wollen die ISS auch als Sprungbrett für die Landung auf dem Mond und schließlich auf dem Mars nutzen.

Die Astronautin Serena Auñón-Chancellor hat als zertifizierte Ärztin für Innere Medizin und Luft- und Raumfahrt ein großes Interesse an dieser Arbeit. Sie half bei der Durchführung mehrerer biomedizinischer Experimente als Flugingenieurin an Bord der ISS für 197 Tage während der Expeditionen 56 und 57 im Jahr 2018, eine Erfahrung, die sie dem Publikum auf der Konferenz beschrieb. Scientific American setzte sich mit Auñón-Chancellor zusammen, um die von ihr durchgeführten Forschungen und ihre eigenen Erfahrungen mit den Auswirkungen der Mikrogravitation auf den menschlichen Körper zu besprechen.

[Es folgt eine bearbeitete Abschrift des Interviews.].

Welche Auswirkungen der Mikrogravitation haben Sie erlebt?

Die Erfahrung ist für jeden persönlich. Dies war mein erster Flug. Ich habe jahrelang über all die verschiedenen Dinge gelernt, die mit dem Körper passieren, aber Sie wissen erst, wenn Sie dort oben sind, wie Sie sich fühlen werden. Als ich dort oben war, fühlt sich dein Magen in den ersten Tagen sicherlich nicht gut an. Sie haben einfach keine Lust, so viel zu essen. Sie haben das Gefühl, dass alles im Inneren schwebt. Wenn Sie Ihren Kopf schnell in die eine und dann in die andere Richtung drehen, gab es eine gewisse Verzögerung [damit das Gehirn aufholt]. Aber das lässt so schnell nach, dass Sie nach ungefähr der ersten Woche anfangen zu denken: "Okay, ich fühle mich wieder wie normal."

Wir alle sehen Veränderungen im Immunsystem. Wir sehen, was sie als latente Virusreaktivierung bezeichnen [wenn sich ruhende Viren zu vermehren beginnen], und das wird in unserem Speichel gemessen. Wir haben dort fast alles probiert und getestet, von Kot über Speichel und Urin bis hin zu Blut. Aber es ist interessant, wie schnell sich die Dinge fast wieder normalisieren, wenn Sie auf die Erde kommen.

Was sind einige der wichtigsten Fragen dazu, wie sich die Schwerelosigkeit auf die menschliche Gesundheit auswirkt?

Ich denke, die größte gesundheitliche Herausforderung - sicherlich für Missionen der Explorationsklasse, immer längere Missionen - Nummer eins ist die Strahlung. Wir sind auf der ISS ziemlich gut geschützt - die dicke Abschirmung des Fahrzeugs, das Erdmagnetfeld und die Atmosphäre bieten Schutz. Sobald Sie diesen Basisstandard ändern - mit einem anderen Fahrzeug, möglicherweise einer dünneren Abschirmung, ohne Atmosphäre -, ist Ihre Exposition größer. Und auf einem langen Transit besteht ein höheres Risiko für Sonnenpartikelereignisse, sagen wir zum Mars.

Ein anhaltender Knochenverlust ist ebenfalls ein Problem. Wie mildern wir das? Die Trainingsgeräte, die wir auf der Station haben, sind groß. Wir lieben sie, aber können wir beim nächsten Fahrzeug etwas so Großes mitnehmen? Wahrscheinlich nicht. Wir suchen also nach Geräten für Fahrzeuge, die uns weiter hinausbringen.

Dann haben wir die Auswirkungen auf die Augen - die Probleme, die wir bei Veränderungen der Form des Augapfels selbst, Schwellungen des Sehnervs und Veränderungen des Sehvermögens gesehen haben. Ich habe keine davon erlebt, aber sicherlich hatten wir andere Astronauten, die dies getan haben. Es ist also etwas, das wir verfolgen. Wir versuchen herauszufinden, wie wir es vorhersagen können und wie wir es dann behandeln können, wenn es auftaucht.

Als Arzt muss es interessant gewesen sein, zu beobachten und zu vergleichen, was mit Ihnen und Ihren Crewmitgliedern passiert ist..

Es ist eine Art altes Sprichwort, dass man wirklich keine Ahnung hat, bis man in jemandes Schuhen läuft. Aber dann merkt man auch, wie unterschiedlich die Körper aller sind. Zum Beispiel braucht es Zeit, um zu lernen, wie man sich in der Schwerelosigkeit elegant bewegt. Ich bin mit Alex Gerst [von der Europäischen Weltraumorganisation] dorthin geflogen, und dies war sein zweiter Langzeitflug. Und als wir die ISS betraten, erinnere ich mich sehr gut daran, wie er sagte: "Wow, mein Körper erinnert sich, wie ich hierher kommen soll." Sein erster Flug war vier Jahre zuvor, aber sein Gehirn hatte sich erinnert. Dort war ein neuronales Gedächtnis, das sagte: "Wenn Sie in die Schwerelosigkeit aufsteigen, ist es hier eine leichte Berührung, hier ein leichter Halt. Verwenden Sie hier einfach Ihren Zeh, um sich festzuhalten. Schieben Sie sich hier vorsichtig ab. “Also erinnerte er sich nur. Für mich zeigt das, wie bemerkenswert das Gehirn bei der Anpassung an neue Umgebungen ist.

Was macht die Schwerelosigkeit zu einem wünschenswerten Ort für die Durchführung biologischer Wissenschaften?

Das Zellwachstum unterscheidet sich in der Mikrogravitation. Wissenschaftler sind in der Lage, Zellen wie Endothelzellen [die das Innere von Blut und Lymphgefäßen auskleiden] etwas länger zu kultivieren. Sie wachsen besser und dreidimensionaler als auf einer flachen Platte auf der Erde, wodurch Wissenschaftler verschiedene Dinge untersuchen können.

Die andere Sache, die sich ändert, ist, dass es sich um einen schnellen Alterungsprozess handelt, der im Orbit stattfindet. Wir betrachten also alle molekularen Marker und die Art und Weise, wie sich Zellen auch im Orbit verändern. Und Prozesse, die vor Ort Jahre dauern, wie Osteoporose, laufen dort oben viel schneller ab. Wissenschaftler sehen es also als Prüfstand.

Und schließlich war das dritte, was mir wirklich Spaß machte, Proteinkristallexperimente. Ob es sich um ein Protein handelt, das an der Parkinson-Krankheit beteiligt ist, oder um ein Medikament, das ein Pharmaunternehmen zur Verbesserung untersucht hat, diese Proteinkristalle sind Strukturen, die [auf der ISS] besser wachsen. Sie wachsen in einer dreidimensionaleren, besser geordneten Struktur im Orbit, da sie nicht auf diese flache 2D-Platte beschränkt sind. In der Schwerelosigkeit fehlen konvektive Ströme, wodurch diese Kristalle wachsen können. Es gibt Wissenschaftlern einen besseren Einblick in die Proteinstruktur. Wenn sie also in der Lage wären, ein Protein zu untersuchen, das die Parkinson-Krankheit verursacht, und 30 Prozent mehr oder sogar 20 Prozent mehr Einblicke haben, könnten sie es sich ansehen und sagen: „Huh, wir sehen ein neues Ziel für ein Inhibitor-Medikament "Oder" Wir können unser Medikament ein wenig optimieren und diese Nebenwirkung reduzieren, weil wir dieses Protein jetzt besser betrachten können."

Welche medizinischen Experimente sind Ihrer Meinung nach am aufregendsten?

Sicherlich die Angiex-Chemotherapie-Studie, die wir dort oben durchgeführt haben - ich habe ungefähr sechs bis acht Wochen damit verbracht, daran zu arbeiten. Es war ein guter Teil meiner Zeit auf der Mission. Der Wissenschaftler untersuchte: Wie sind Endothelzellen gewachsen? Und könnten wir Chemotherapeutika an ihnen testen? Und was ich vom Hauptforscher wissen möchte, ist: "Hat die ISS Ihnen geholfen, ein Chemotherapeutikum zu entwickeln, das auf die Gefäßversorgung eines Tumors abzielt?" Weil uns das wichtig ist. Krebs ist nach wie vor der Kaiser aller Krankheiten. Und so werde ich jeden kleinen Teil, den wir tun können, um in diesem Kampf zu helfen, annehmen. Weil viele meiner Patienten mit Krebs zu tun haben. Jeder hat auf irgendeine Weise mit Krebs zu tun, egal ob es sich um ein Familienmitglied, einen Freund oder sich selbst handelt. Dies ist etwas, das jeder betrachtet und an dessen Lösung interessiert ist. Ich würde gerne mehr solche Studien sehen.

Informiert Ihre Arbeit im Weltraum darüber, wie Sie sich auf Ihre Patienten auf der Erde beziehen?

Ich spreche mit meinen Patienten über die Krebsforschung. Ich spreche viel über die Alzheimer-Krankheit, weil Beta-Amyloid-Protein an vielen verschiedenen Krankheitsprozessen beteiligt ist. Und ich sage: "Sehen Sie, wir erhalten durch das Wachstum von Proteinkristallen einen besseren Einblick in Beta-Amyloid-Protein, was bedeutet, dass wir in drei bis fünf Jahren möglicherweise bessere Behandlungen haben könnten." Und sie lieben es, davon zu hören. Sie lieben es absolut.