Labor-M\u00e4use, die an Bord der Internationalen Raumstation geflogen wurden und f\u00fcr ungef\u00e4hr einen Monat einer mars\u00e4hnlichen Schwerkraft ausgesetzt waren, zeigten laut einer peer\u2011reviewten Studie nur einen teilweisen Schutz vor Muskelabbau. Die Untersuchung wirft deutliche Fragen auf, ob der Gravitationseinfluss des Roten Planeten stark genug ist, um zuk\u00fcnftige Astronauten gesund zu halten. Die Ergebnisse erscheinen zu einem Zeitpunkt, an dem Raumfahrtagenturen bemannte Marsmissionen planen, die erfordern w\u00fcrden, dass Menschen monatelang in etwa einem Drittel der Erdbeschleunigung leben und arbeiten. Wenn die Mars\u2011Schwerkraft allein Muskelabbau nicht verhindern kann, m\u00fcssten Besatzungen mit zus\u00e4tzlichen Gegenma\u00dfnahmen planen, die \u00fcber die Annahmen aktueller Missionsarchitekturen hinausgehen.<\/p>\n
Das Experiment war Teil der MHU\u20118\/JAXA MARS Partial\u2011Gravity\u2011Mausmission, die am 14. M\u00e4rz 2023 gestartet und am 16. April 2023 zur\u00fcckgebracht wurde. Forschende hielten M\u00e4use in einem Zentrifugen\u2011Habitat auf der Station und setzten verschiedene Gruppen f\u00fcr etwa 27 bis 28 Tage Mikrogravitation, 0,33 g (ann\u00e4hernd Mars), 0,67 g und einer vollen 1 g\u2011Kontrolle aus. Die Ergebnisse teilten sich deutlich entlang des Gravitationsgradienten auf. Laut den in Science Advances<\/a> ver\u00f6ffentlichten Befunden bewahrten M\u00e4use bei 0,67 g die Greifkraft der Vorderpfoten und waren vor Atrophie des Musculus soleus sowie vor Ver\u00e4nderungen in der Myofaser\u2011Typ\u2011Zusammensetzung gesch\u00fctzt. M\u00e4use bei 0,33 g zeigten im Gegensatz dazu nur einen teilweisen Schutz gegen\u00fcber denselben Abbauindikatoren.<\/p>\n Diese Unterscheidung ist wichtig, weil der Musculus soleus, ein langsam zuckender Wadenmuskel, der f\u00fcr Haltung und Fortbewegung entscheidend ist, zu den ersten Muskeln geh\u00f6rt, die bei verringerter Schwerkraft abbauen. Ein Wechsel von langsam zuckenden zu schnell zuckenden Fasern signalisiert, dass der Muskel seine Ausdauerf\u00e4higkeit verliert\u2014die genau die Eigenschaft ist, die Astronauten f\u00fcr anhaltende Oberfl\u00e4chenaktivit\u00e4ten auf dem Mars ben\u00f6tigen w\u00fcrden. Die 0,33\u2011g\u2011Gruppe behielt zwar etwas Muskelmasse, erlebte jedoch dennoch Fasertyp\u2011Ver\u00e4nderungen, was darauf hindeutet, dass die Mars\u2011Schwerkraft die Atrophie verlangsamen, aber die funktionsrelevanten Verluste, die Bewegung und Kraft beeintr\u00e4chtigen, nicht wirklich verhindern k\u00f6nnte.<\/p>\n Eine Begleitstudie derselben Mission untersuchte ein anderes Ergebnisfeld: wie gut M\u00e4use gingen und Bewegungen koordinierten, nachdem sie verschiedenen Gravitationsstufen ausgesetzt waren. Diese Forschung, ver\u00f6ffentlicht in Life Sciences in Space Research<\/a>, berichtete, dass neuromotorische und Gang\u2011Leistungswerte ebenfalls gravitationsdosisabh\u00e4ngig abnahmen. M\u00e4use bei 0,67 g schnitten deutlich besser ab als solche bei 0,33 g, und beide Gruppen waren besser als die Mikrogravit\u00e4tsgruppe. Die \u00dcbereinstimmung der histologischen Muskeldaten und der Gangleistungsdaten aus derselben Mission st\u00e4rkt die These, dass die Mars\u2011Schwerkraft unterhalb der Schwelle liegt, die n\u00f6tig ist, um normale k\u00f6rperliche Funktionen zu erhalten\u2014zumindest bei M\u00e4usen \u00fcber einen Zeitraum von etwa vier Wochen.<\/p>\n Bisher wurden diese Gravitationsstufen noch nicht an Menschen im Orbit getestet. Alle Hinweise auf Effekte partieller Schwerkraft auf S\u00e4ugetiermuskeln stammen aus Nagetier\u2011Modellen, und die l\u00e4ngste Exposition in diesen Experimenten dauerte weniger als einen Monat. Ein bemannter Aufenthalt auf der Marsoberfl\u00e4che k\u00f6nnte 500 Tage oder l\u00e4nger dauern, was die L\u00fccke zwischen verf\u00fcgbaren Daten und Missionsrealit\u00e4t zu einem ernsten Planungsproblem macht.<\/p>\n Die neuen Ergebnisse bauen auf fr\u00fcheren ISS\u2011Untersuchungen auf, die dasselbe JAXA\u2011Zentrifugensystem bei etwa einem Sechstel g verwendeten, um die Mondschwerkraft zu simulieren. Diese Studie, berichtet in Communications Biology<\/a>, fand, dass Mondniveau\u2011Schwerkraft die Skelettmuskelatrophie bei M\u00e4usen verhinderte, aber den \u00dcbergang von langsam\u2011 zu schnellzuckenden Myofasern nicht stoppte. Die Schlussfolgerung war bereits damals klar: partielle Schwerkraft kann die Muskelausdehnung bewahren, w\u00e4hrend sich gleichzeitig die interne Zusammensetzung der Muskelfasern in einer Weise ver\u00e4ndert, die Ausdauer und funktionale Kapazit\u00e4t verringert.<\/p>\n Ein NASA\u2011Technikbericht, der auf der 50. Internationalen Konferenz f\u00fcr Umweltsysteme im Juli 2021 pr\u00e4sentiert wurde, ging noch weiter. Dieses Papier (ICES\u20112021\u2011142), verf\u00fcgbar \u00fcber ein NASA\u2011Repository<\/a>, argumentierte, dass die partielle Schwerkraft von Mond und Mars offenbar unzureichend ist, um die menschliche Gesundheit zu erhalten, und nannte Risiken, die \u00fcber Muskeln hinausgehen und Knochenverlust, kardiovaskul\u00e4re Dekonditionierung und Wirbels\u00e4ulenprobleme einschlie\u00dfen. Der Bericht forderte eine ernsthafte Betrachtung k\u00fcnstlicher Schwerkraft als Gegenma\u00dfnahme\u2014eine Position, die die neuesten Mausdaten nun mit direkten experimentellen Belegen untermauern.<\/p>\n Das grundlegende Risiko ist gut belegt. Studien mit Besatzungen aus den letzten f\u00fcnfzig Jahren der bemannten Raumfahrt zeigen, dass Astronauten w\u00e4hrend Missionen bis zu 20 Prozent ihrer Muskelmasse verlieren k\u00f6nnen, so die Harvard Medical School<\/a>. Diese Zahl stammt aus Mikrogravitations\u2011Expositionen auf der ISS und fr\u00fcheren Stationen, wo die Besatzungen schweben statt stehen oder gehen. Die Hoffnungen f\u00fcr Marsmissionen beruhten darauf, dass die 0,38 g des Planeten ausreichend Belastung bieten w\u00fcrden, um diesen R\u00fcckgang zu verlangsamen oder zu stoppen. Die Mausdaten deuten darauf hin, dass diese Hoffnung optimistisch war.<\/p>\n Die NASA investiert seit langem in Gegenma\u00dfnahmen gegen Muskel\u2011 und Knochenschwund. Aktuelle Ans\u00e4tze auf der ISS umfassen Trainingsger\u00e4te, Ern\u00e4hrungsinterventionen und Tissue\u2011Chip\u2011Forschung zur Erprobung pharmakologischer Optionen in Mikrogravit\u00e4t, wie in einer NASA\u2011\u00dcbersicht<\/a> beschrieben. Trainingsger\u00e4te sind jedoch schwer, beanspruchen Besatzungszeit und k\u00f6nnen die Belastungsmuster der Erdschwerkraft m\u00f6glicherweise nicht vollst\u00e4ndig nachbilden. Wenn die Mars\u2011Schwerkraft nur teilweisen Schutz bietet, k\u00f6nnte die Trainingslast f\u00fcr Oberfl\u00e4chenbesatzungen erheblich sein und die f\u00fcr Wissenschaft und Erkundung verf\u00fcgbare Zeit reduzieren.<\/p>\n Eine Forschungsrichtung hat untersucht, ob Nahrungserg\u00e4nzungen die L\u00fccke schlie\u00dfen k\u00f6nnten. Forschende der Harvard Medical School fanden, dass die Supplementierung mit Resveratrol\u2014einer Verbindung, die in Traubenschalen und Rotwein vorkommt\u2014die muskuloskelettale Gesundheit in simulierten partiellen Gravitationsbedingungen unterst\u00fctzen k\u00f6nnte. Dieser Befund ist zwar vielversprechend, stammte jedoch aus bodengebundenen Rattenstudien und nicht aus Orbitalexperimenten; Humanstudien unter tats\u00e4chlicher verringerter Schwerkraft fehlen bislang.<\/p>\n Weitere vorgeschlagene Gegenma\u00dfnahmen umfassen pharmakologische Wirkstoffe, die Muskelwachstumswege anvisieren, und neuromuskul\u00e4re Stimulationsger\u00e4te, die mechanische Belastung ohne Ganzk\u00f6rpertrainings liefern k\u00f6nnten. Diese Ans\u00e4tze sind weitgehend experimentell, und keiner wurde bisher in einer Art von Langzeit\u2011Partial\u2011Gravity\u2011Umgebung validiert, wie sie f\u00fcr eine Marsmission erforderlich w\u00e4re. Vorerst sind Training und Habitat\u2011Design die Hauptinstrumente, auf die Planer sich verlassen k\u00f6nnen.<\/p>\n Die Vorstellung, Raumfahrzeuge oder Habitate zu rotieren, um k\u00fcnstliche Schwerkraft zu erzeugen, ist seit Jahrzehnten ein Standard der Science\u2011Fiction, doch ingenieurtechnische Realit\u00e4ten und Kosten hielten sie bislang an den Rand der Missionsplanung. Die neuen Mausdaten, kombiniert mit fr\u00fcheren Mond\u2011Schwerkraft\u2011Ergebnissen und NASA\u2011Risikobewertungen, r\u00fccken das Thema n\u00e4her in den Mittelpunkt. Wenn 0,33 g nicht ausreichen, um die Muskelfunktion zu erhalten, und 0,67 g deutlich bessere Ergebnisse liefert, m\u00fcssten Designer m\u00f6glicherweise rotierende Module oder kurzradiale Zentrifugen in Betracht ziehen, die zumindest f\u00fcr Teile jedes Tages h\u00f6here effektive Schwerkraft erzeugen.<\/p>\n Die technische Gemeinschaft der NASA untersucht diese Ideen in internen Studien und Konferenzbeitr\u00e4gen, von denen viele im wissenschaftlichen und technischen Informationsportal<\/a> der Agentur katalogisiert sind. Konzepte reichen von kleinen, fahrrad\u00e4hnlichen Zentrifugen, die Astronauten f\u00fcr t\u00e4gliche „Gravitations\u2011Workouts“ nutzen k\u00f6nnten, bis hin zu gr\u00f6\u00dferen rotierenden Habitaten, die kontinuierliche Belastung bieten w\u00fcrden. Jede Option bringt Kompromisse bei Masse, Komplexit\u00e4t und Komfort der Besatzung mit sich, doch die biologischen Daten machen zunehmend deutlich, dass irgendeine Form k\u00fcnstlicher Schwerkraft f\u00fcr Missionen, die Jahre statt Monate dauern, notwendig sein k\u00f6nnte.<\/p>\n Trotz der Fortschritte bleiben erhebliche Unsicherheiten. Die Physiologie von Nagetieren ist nicht identisch mit der des Menschen, und die 27\u201328\u2011t\u00e4gige Exposition in den ISS\u2011Experimenten ist deutlich k\u00fcrzer als die 18 bis 30 Monate, die eine bemannte Marsmission einschlie\u00dflich Transit und Oberfl\u00e4chenaufenthalt erfordern k\u00f6nnte. Es ist m\u00f6glich, dass Menschen anders adaptieren oder dass Kombinationen aus partieller Schwerkraft, Training und pharmakologischer Unterst\u00fctzung wirksamer sind als Mausstudien vermuten lassen. Ebenso m\u00f6glich ist, dass Langzeiteffekte schlimmer ausfallen k\u00f6nnten als prognostiziert, insbesondere f\u00fcr Knochen und das Herz\u2011Kreislauf\u2011System.<\/p>\n Um diese L\u00fccke zu schlie\u00dfen, sind gezieltere Forschungen n\u00f6tig. Zuk\u00fcnftige ISS\u2011Missionen k\u00f6nnten partielle Schwerkraft\u2011Expositionen \u00fcber mehrere Monate ausdehnen, gr\u00f6\u00dfere Tierkohorten einbeziehen und mehr humanrelevante Messgr\u00f6\u00dfen wie Knochendichtebildgebung und kardiovaskul\u00e4res Monitoring integrieren. Bodengebundene Analoga, wie Zentrifugenbetten und partielle Gewichtstragungs\u2011Riggs, k\u00f6nnen helfen, Hypothesen zu verfeinern, k\u00f6nnen aber die komplexe Umgebung des Weltraums nicht vollst\u00e4ndig replizieren. Letztlich m\u00fcssen Planer m\u00f6glicherweise ein gewisses Ma\u00df an Unsicherheit akzeptieren und Marsmissionen mit eingebauter Flexibilit\u00e4t gestalten, um Gegenma\u00dfnahmen anzupassen, sobald neue Daten vorliegen.<\/p>\n Das entstehende Bild hat sowohl politische als auch ingenieurtechnische Implikationen. Wird partielle Schwerkraft formell als unzureichend zum Schutz der Gesundheit anerkannt, k\u00f6nnten Agenturen medizinische Standards f\u00fcr Langzeitmissionen \u00fcberarbeiten, strengere Grenzen f\u00fcr kumulative Expositionen festlegen oder spezifische Vorschriften f\u00fcr k\u00fcnstliche Schwerkraft in Missionsarchitekturen fordern. Solche Entscheidungen werden von fortlaufenden Bewertungen experimenteller Ergebnisse durch Expertinnen und Experten der Raumfahrtmedizin, Physiologie und Human Factors abh\u00e4ngen.<\/p>\n F\u00fcr Forschende und Missionsplaner, die detailliertere technische Informationen suchen, empfiehlt die NASA die direkte Kontaktaufnahme \u00fcber ihre wissenschaftlichen Informationskan\u00e4le. Die Raumfahrt\u2011Gesundheitsberichte der Agentur und zugeh\u00f6rige Dokumentationen sind \u00fcber ihre technischen Informationsdienste zug\u00e4nglich, und Fragen oder Datenanfragen k\u00f6nnen \u00fcber offizielle Kontaktstellen<\/a> gestellt werden. Wie die Mausdaten unterstreichen, stehen viel auf dem Spiel: Ohne robuste Strategien zur Abwehr von Muskel\u2011 und neuromotorischem Abbau k\u00f6nnten die ersten Menschen, die den Mars betreten, physisch geschw\u00e4cht sein, gerade dann, wenn sie am st\u00e4rksten gebraucht werden.<\/p>\n \n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Labor-M\u00e4use, die an Bord der Internationalen Raumstation geflogen wurden und f\u00fcr ungef\u00e4hr einen Monat einer mars\u00e4hnlichen Schwerkraft ausgesetzt waren, zeigten laut einer peer\u2011reviewten Studie nur einen teilweisen Schutz vor Muskelabbau. Die Untersuchung wirft deutliche Fragen auf, ob der Gravitationseinfluss des Roten Planeten stark genug ist, um zuk\u00fcnftige Astronauten gesund zu halten. 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