Warum kommen einige Astronauten von der Internationalen Raumstation zurück und brauchen eine Brille? Augenprobleme sind eines der größten Probleme, die in den letzten drei bis vier Jahren der Raumstationswissenschaft aufgetreten sind und 20% der Astronauten betreffen. Und das Astronautenbüro nimmt dieses Problem sehr ernst, betonte Scott Smith, der das Labor für Ernährungsbiochemie im Johnson Space Center leitet.
Dies ist ein Beispiel dafür, wie längere Flugaufenthalte Ihre Gesundheit verändern können. Trotz aller Bemühungen der NASA werden Knochen und Muskeln geschwächt und es sind Monate der Rehabilitation erforderlich, nachdem Astronauten ein halbes Jahr auf der Raumstation verbracht haben. In den letzten Jahren gab es jedoch Fortschritte beim Verständnis, was die Schwerelosigkeit mit dem menschlichen Körper tut - und wie man sie repariert.
Nehmen wir zum Beispiel das Sehproblem. Die Ärzte glaubten, dass eine erhöhte Flüssigkeitsverschiebung im Kopf den Druck auf den Sehnerv erhöht, einen Punkt im Augenhintergrund, der das Sehvermögen beeinträchtigt. Es gibt einige Dinge, die dies beeinflussen könnten:
- Übung. Astronauten werden angewiesen, täglich 2,5 Stunden für das Training auf der Internationalen Raumstation einzuplanen, was ungefähr 1,5 Stunden Aktivität entspricht, nachdem Setup und Übergänge berücksichtigt wurden. Gewichtheben drückt die Muskeln zusammen und könnte mehr Blut in ihre Köpfe drücken. Die NASA hat auf der Raumstation ein fortschrittliches Widerstandsübungsgerät installiert, das leistungsstärker als sein Vorgänger ist, aber möglicherweise verursacht dies auch das Sehproblem, sagte Smith. "Es ist ironisch, dass das Trainingsgerät, auf das wir uns freuen, um Muskeln und Knochen zu trainieren, die Augen verletzen kann."
- CO2-Werte. Dieses Gas (das natürlich beim Ausatmen von Menschen auftritt) ist auf der Raumstation „relativ hoch“, da es mehr Strom und mehr Vorräte benötigt, um die Atmosphäre sauberer zu halten, sagte Smith. "Eine erhöhte Kohlendioxidexposition erhöht die Durchblutung Ihres Kopfes", sagte er. Wenn sich herausstellt, dass dies die Ursache ist, sei die NASA bereit, Änderungen vorzunehmen, um den CO2-Gehalt auf der Station zu senken.
- Probleme mit Folsäure (Vitamin B).Von den unzähligen Blut- und Urindaten, die seit Beginn der Untersuchung dieses Problems durch die NASA gesammelt wurden, hatten sie einen biochemischen (Nährstoff-) Weg im Körper untersucht, der Kohlenstoffeinheiten von einer Verbindung zur anderen bewegt. Dies ist wichtig für die Synthese von DNA und die Herstellung von Aminosäuren und beinhaltet mehrere Vitamine und Nährstoffe. Nachdem die Wissenschaftler Veränderungen in Folsäure (einer Form von Vitamin B) bemerkten, untersuchten sie weiter und fanden eine interessante Sache in Bezug auf Homocystein, eine Art Aminosäure im Herzen dieses einen Kohlenstoffweges. Es stellt sich heraus, dass Astronauten mit Sehproblemen nach dem Flug vor dem Flug höhere (aber nicht abnormale) Homocysteinspiegel im Blut hatten, wie hier veröffentlicht.
"Es wird spekuliert, aber wir glauben, dass genetische Unterschiede auf diesem Weg Ihre Reaktion auf Dinge, die den Blutfluss in den Kopf beeinflussen, irgendwie verändern können", sagte Smith.
Nachdem sie diese im Wesentlichen „Indizien“ für eine genetische Veranlagung für Sehprobleme gefunden hatten, schlugen sie ein Experiment vor, um Gene zu untersuchen, die mit einem Kohlenstoffmetabolismus assoziiert sind. "Um Ihnen eine Vorstellung von der Bedeutung dieses Problems zu geben, sind wir zu jedem Besatzungsmitglied gegangen, das zur Raumstation geflogen ist oder zur Raumstation fliegen wird. Wir fragten, ob sie uns eine Blutprobe geben und ihre Gene auf einen Kohlenstoff-Meytabolismus untersuchen würden “, sagte er. "Wir haben uns an 72 Astronauten gewandt, um dies zu tun, und 70 von ihnen haben uns Blut gegeben, was bisher unbekannt war."
Während die NASA versucht, die Vorgänge mit der Astronautenvision festzuhalten, hat die Agentur erhebliche Fortschritte bei der Erhaltung der Knochendichte während des Fluges erzielt - zum ersten Mal seit 50 Jahren Raumfahrt, fügte Smith hinzu.
Wir erwähnten das fortschrittliche Widerstandsübungsgerät, ein orbitales Gewichthebergerät, das 2008 während der Expedition 18 installiert und erstmals verwendet wurde und seitdem auf der Raumstation eingesetzt wird. Dies ist eine große Verbesserung gegenüber dem vorherigen Interim Resistive Exercise Device (iRED), das nicht genügend Widerstand bot, sodass einige Astronauten das Gerät maximal nutzen konnten und die Belastung beim Gewichtheben nach einigen Wochen oder Monaten des Gebrauchs nicht weiter erhöhen konnten.
"Wir haben den iRED auf der Station geflogen und der Knochenverlust auf der Station sah genauso aus wie auf Mir, dh ohne verfügbares Widerstandsübungsgerät", sagte Smith. Mit ARED, das doppelt so viel Ladefähigkeit bietet, hat sich dies jedoch drastisch geändert. Die Besatzungen aßen besser, hielten das Körpergewicht aufrecht und hatten einen besseren Vitamin D-Spiegel als zuvor. Am auffälligsten ist, dass sie ihre Knochendichte auf Preflight-Niveau gehalten haben, wie dieses Papier zeigt.
Während wir Knochen als zementartig und unveränderlich betrachten (zumindest bis Sie einen brechen!), Ist es tatsächlich ein Organ, das immer zusammenbricht und sich reformiert. Wenn sich der Zusammenbruch beschleunigt, z. B. wenn Sie ihn im Orbit nicht belasten, verlieren Sie an Knochendichte und haben ein höheres Risiko für Frakturen.
Warum ist unbekannt, außer zu sagen, dass der Knochen auf einer Art „Signalisierung“ zu beruhen scheint, die anzeigt, dass Lasten oder Gewichte auf ihn ausgeübt werden. Umgekehrt würde Ihr Skelett allmählich größer werden, wenn Sie mehr Gewicht auf Ihre Knochen legen - vielleicht einen Rucksack mit Gewichten tragen -, um das zusätzliche Gewicht aufzunehmen.
Während es aufregend ist, dass der ARED die Knochendichte beibehält, ist die Frage, ob der Körper zwei Prozesse aufrechterhalten kann, die schneller als vor dem Flug ablaufen: den Abbau und den Aufbau von Knochen. Laut Smith sind weitere Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, ob dies die Festigkeit des Knochens beeinflusst, was letztendlich wichtiger ist als nur die Mineraldichte. Ernährung und Bewegung können ebenfalls optimiert werden, um eine bessere Knochenerhaltung zu ermöglichen.
Das ist eines der Dinge, auf die sich Wissenschaftler freuen, wenn sie mit der bevorstehenden einjährigen Mission zur Internationalen Raumstation studieren, wenn Scott Kelly (NASA) und Mikhail Kornienko (Roscosmos) eine von wenigen Personen sein werden, die ein aufeinanderfolgendes Kalenderjahr absolvieren im Weltraum. Der Knochenumbau lässt nach sechs Monaten nicht nach, aber vielleicht nähert er sich einem Jahr.
Smith wies darauf hin, dass sich die Qualität der Gesundheitsdaten seit den langjährigen Mir-Missionen Anfang bis Mitte der neunziger Jahre ebenfalls verbessert habe. In dieser Zeit wurden gerade spezifische Marker für den Knochenabbau und die Knochenbildung entdeckt und implementiert, während sie heute in der Medizin häufig verwendet werden. Zwischen all dem und der Tatsache, dass die Mir-Daten der NASA von Missionen mit kürzerer Dauer stammen, sagte Smith, er freue sich wirklich darauf zu sehen, was das Jahr im Weltraum den Wissenschaftlern sagen wird.
Damit ist eine dreiteilige Reihe über die Gesundheit von Astronauten abgeschlossen. Vor zwei Tagen: Warum Humanwissenschaften im Weltraum so schwer zu machen sind. Gestern: Wie machen wir Übungen in Zero G?
