Forscher untersuchen Auswirkungen der Raumfahrt auf die Augengesundheit von Astronauten

Da Raumfahrt immer häufiger vorkommt, ist es wichtig, die Auswirkungen von Raumflügen und veränderter Schwerkraft auf den menschlichen Körper zu berücksichtigen. Unter der Leitung von Dr. Ana Diaz Artiles untersuchen Forscher an der Texas A&M University einige dieser Auswirkungen, insbesondere die Auswirkungen auf das Auge. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal npj Mikrogravitation.

Die Schwerkraftveränderungen, denen Astronauten während einer Weltraumreise ausgesetzt sind, können zu einer Verschiebung von Körperflüssigkeiten führen. Dies kann zu Veränderungen des Herz-Kreislauf-Systems führen, einschließlich der Gefäße in und um die Augen.

Da die Kommerzialisierung der Raumfahrt immer üblicher wird und individuelle Raumfahrten zunehmen, werden Astronauten nicht die einzigen sein, die diese Veränderungen erleben. Einzelpersonen, die mit kommerziellen Unternehmen ins All reisen, sind möglicherweise nicht so fit oder gesund wie Astronauten, was es umso wichtiger macht, die Rolle zu verstehen, die Flüssigkeitsverschiebung für die Herz-Kreislauf- und Augengesundheit spielt.

„Wenn wir Bedingungen der Mikrogravitation ausgesetzt sind, sehen wir Veränderungen im Herzkreislaufsystem, weil die Schwerkraft nicht alle Flüssigkeiten nach unten zieht, wie es auf der Erde normalerweise der Fall ist, wenn wir aufrecht stehen“, sagte Diaz Artiles, ein Assistenzprofessor in der Abteilung für Luft- und Raumfahrttechnik und Fakultätsmitglied der Williams Brothers Construction Company.

„Wenn wir aufrecht stehen, wird ein großer Teil unserer Flüssigkeiten in unseren Beinen gespeichert, aber in der Mikrogravitation kommt es zu einer Umverteilung der Flüssigkeit in den Oberkörper.“

Diese Flüssigkeitsverschiebungen könnten mit einem Phänomen zusammenhängen, das als Spaceflight Associated Neuro-ocular Syndrome (SANS) bekannt ist und bei Astronauten Veränderungen der Augenform und andere Augensymptome wie Veränderungen des okulären Perfusionsdrucks (OPP) hervorrufen kann. Die genaue Ursache von SANS ist den Forschern derzeit noch nicht bekannt, doch Diaz Artiles hofft, Licht in den zugrunde liegenden Mechanismus zu bringen.

Diaz Artiles und ihr Team untersuchen mögliche Gegenmaßnahmen, um den kopfwärts gerichteten Flüssigkeitsverschiebungen bei SANS entgegenzuwirken. In einer aktuellen Studie untersuchten sie die mögliche Hilfe von Unterkörperunterdruck (LBNP) zur Bekämpfung von SANS. Diese Gegenmaßnahme hat das Potenzial, den Auswirkungen der Mikrogravitation entgegenzuwirken, indem Flüssigkeit wieder im Unterkörper gesammelt wird.

Während die Rolle des okulären Perfusionsdrucks bei der Entwicklung von SANS noch ungeklärt ist, stellten Diaz Artiles und ihr Team die Hypothese auf, dass die Mikrogravitation zu einer leichten, aber chronischen Erhöhung (im Vergleich zu aufrechter Körperhaltung) bei OPP führen könnte, was bei der Entwicklung von SANS eine Rolle spielen könnte.

Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass ein Unterdruck im Unterkörper zwar eine Flüssigkeitsverschiebung in Richtung Unterkörper bewirkt, jedoch keine effektive Methode zur Verringerung der OPP ist.

Sollte ein erhöhter okulärer Perfusionsdruck definitiv mit SANS in Verbindung gebracht werden, könnte der Einsatz von LBNP theoretisch keine wirksame Gegenmaßnahme gegen dieses Syndrom sein. Sie betonen jedoch, dass künftige Arbeiten darauf abzielen sollten, die Beziehung zwischen OPP und SANS sowie die Auswirkungen von LBNP auf diese okulären Reaktionen im Rahmen der Entwicklung von Gegenmaßnahmen besser zu verstehen.

„Diese Forschung ist nur ein Experiment einer dreiteiligen Studie, die darauf abzielt, die Auswirkungen von Flüssigkeitsverschiebungen im Körper und ihre Beziehung zu SANS besser zu verstehen. Frühere Experimente dieser Studie umfassten die Verwendung eines Kipptisches, damit die Forscher die kardiovaskulären Auswirkungen von Flüssigkeitsverschiebungen bei unterschiedlich veränderten Schwerkraftniveaus verstehen konnten, die durch die Verwendung unterschiedlicher Neigungswinkel nachgebildet wurden“, sagte Diaz Artiles.

Die veröffentlichte Studie sowie künftige Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf Gegenmaßnahmen zur Flüssigkeitsverschiebung, in diesem Fall auf die Verringerung des Unterdrucks im Körper.

In zukünftigen Studien werden die Forscher die Auswirkungen des Einsatzes einer Zentrifuge zur Bekämpfung der Flüssigkeitsverschiebung und ihrer Folgen untersuchen. Diaz Artiles und ihr Team möchten kardiovaskuläre Reaktionen bei jeder Gegenmaßnahme erfassen und die Auswirkungen auf den Augenperfusionsdruck und andere kardiovaskuläre Funktionen vergleichen, die durch Mikrogravitationsumgebungen beeinträchtigt werden können.

Diese Studien werden auf der Erde durchgeführt, sodass Gravitationsänderungen im Weltraum zu anderen Ergebnissen führen können. Daher hoffen sie, zukünftige Studien unter echten Mikrogravitationsbedingungen, wie etwa Parabelflügen, durchführen zu können.