Experimente
"Außenposten" im All
Internationale Raumstation ISS
theme

Triplelux-A - Weltraum beeinflusst "Fressprozess" der Makrophagen

Autoplay
Info an
Info aus
Informationen
Schließen
Vollbild
Normal
zurück
vor
{{index}}/{{count}}
Tipp:
<Escape>, um fullscreen zu beenden.
  • Makrophagen, angefärbt mit den Fluoreszenzfarbstoffen

    Makrophagen, angefärbt mit den Fluoreszenzfarbstoffen

  • Hans Schlegel arbeitet an der Einrichtung der BIOLAB%2dAnlage

    Hans Schlegel arbeitet an der Einrichtung der BIOLAB-Anlage

    ESA-Astronaut Hans Schlegel arbeitet an der Einrichtung der BIOLAB-Anlage im des Columbus-Moduls auf der ISS. Die Triplelux-A-Experimentcontainer werden zum Jahresende 2014 in die BIOLAB-Anlage eingesetzt.

Hintergrund und wissenschaftliche Ziele:

Das Immunsystem von Astronauten wird durch den Weltraumaufenthalt geschwächt. Doch verstehen wir bisher weder die genauen Ursachen noch die Mechanismen. Dies liegt sicherlich auch daran, dass das Immunsystem bei Wirbeltieren - also auch beim Menschen - ein äußerst komplexes Netzwerk aus verschiedenen Organen, Zelltypen und Molekülen ist. Neben der Haut, die sich gewissermaßen als erste Barriere eindringenden Krankheitserregern entgegenstellt, gibt es hier zwei weitere Beschützer: Zum einen verfügt unser Körper über das angeborene, unspezifische Immunsystem, das schon sehr früh in der Evolution entstand und seitdem weitgehend unverändert blieb. Zum anderen entwickelten die Wirbeltiere zusätzlich eine komplexe, adaptive Immunabwehr, die uns noch intelligenter und effektiver vor Krankheitserregern schützt. Sie erkennt die "Angreifer" und ist selbstständig in der Lage, gezielt zelluläre Abwehrmechanismen und molekulare Antikörper zu entwickeln.

Um die Ursachen für das geschwächte Immunsystem von Astronauten zu finden, werden im deutschen biowissenschaftlichen Raumfahrtprogramm derzeit zwei Ansätze verfolgt: Zum einen untersuchen Wissenschaftler die Veränderungen von Komponenten des Immunsystems im Blut von Astronauten. Zum anderen werden die Effekte von Schwerelosigkeit und Weltraumstrahlung auf zellulärer Ebene bei verschiedenen Organismen und Zellkulturen analysiert.

Hier setzen die beiden Experimente Triplelux-A und -B an. "Fresszellen", die sogenannten Makrophagen des angeborenen Immunsystems, wandern durch den Körper und "fressen" (phagozytieren) eingedrungene Mikroorganismen und andere körperfremde Substanzen. Bei Triplelux-A, das nach dem Abschluss von Triplelux-B im Dezember 2014/Frühjahr 2015 im BIOLAB des europäischen Columbus-Moduls durchgeführt werden soll, wird der Einfluss von Schwerelosigkeit auf die Phagozytose und die Freisetzung Mikroorganismen-abtötender freier Sauerstoffradikale in Makrophagen aus Säugetieren untersucht.

Experimentbeschreibung:

Für das ISS-Experiment wurde ein hochempfindliches Messsystem entwickelt, bei dem die von den Zellen bei der Phagozytose produzierten speziellen Sauerstoffmoleküle ROS (Reactive oxygen species = reaktiver Sauerstoff) den Chemilumineszenz-Farbstoff Luminol oxidieren und dadurch Licht produzieren. Dieses Licht wird mit einem Photomultiplier - einer speziellen Elektronenröhre, die schwache Lichtsignale bis hin zu einzelnen Photonen durch Erzeugung und Verstärkung eines elektrischen Signals aufspürt - erfasst und dadurch auf die Phagozytose-Aktivität geschlossen. Das Experiment findet im BIOLAB von Columbus in Schwerelosigkeit sowie zum Vergleich auf einer Zentrifuge bei unterschiedlichen Schwerkraftbedingungen (bis zu 1g) statt.

Status:

Das ESA-BIOLAB wurde 2008 mit Columbus zur ISS gebracht. Am Jahresende 2014 werden die Zellen für das Triplelux-A Experiment im gefrorenen Zustand zur Raumstation transportiert, dort vor dem Experiment aufgetaut und dann zur Messung im BIOLAB eingesetzt.

Ergebnisse:

Ergebnisse aus dem ISS-Experiment liegen noch nicht vor. Allerdings deuten Resultate aus Versuchen auf Parabelflügen, Zentrifugen und bodengestützten Simulationen darauf hin, dass veränderte Schwerkraftbedingungen in der Tat die Phagozytose-Aktivität und die Freisetzung von Sauerstoffradikalen in Makrophagen beeinflussen. Dies könnte bedeuten, dass hier zumindest eine Ursache für die beeinträchtigte Immunfunktion beim Menschen in Schwerelosigkeit erkannt werden kann.

Perspektiven für Forschung und Anwendung:

Die erwarteten Ergebnisse können entscheidende Hinweise zum Einfluss von Weltraumbedingungen auf die angeborene Immunität liefern. Sie helfen damit, generelle Ursachen der Immunschwäche aufzudecken. Zudem eignet sich das für das Experiment entwickelte Testsystem auch für Anwendungen auf der Erde - so beispielsweise für Chemikalientests und Überwachungsaufgaben in der Umweltanalytik. Die Wissenschaftler hoffen, dass dieses Zell-basierte Triplelux-Testsystem in Zukunft Tierversuche ersetzen könnte.

ISS-Zeitraum ab Ende 2014 / Anfang 2015
Unterbringung BIOLAB im Columbus-Modul
Experimentator Prof. Dr. Oliver Ullrich, Dr. C. S. Thiel
Einrichtung Universität Magdeburg/Universität Zürich
Bereich Gravitationsbiologie
Partner ESA

 

Zuletzt geändert am:
05.06.2014 16:19:06 Uhr