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Pro-K - Absenkung des Verhältnisses von tierischem Eiweiß zu Kalium mit positivem Einfluss auf den Knochenabbau der Astronauten?

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  • Luca Parmitano und Karen Nyberg auf der ISS

    Luca Parmitano und Karen Nyberg auf der ISS

    Luca Parmitano und Karen Nyberg nehmen am Pro-K-Experiment teil. Dafür müssen sie sich speziell ernähren sowie Blut- und Urinproben abgeben, die im Labor auf der Erde untersucht werden.

  • Verhältnis von tierischem Eiweiß zur Kaliumzufuhr

    Verhältnis von tierischem Eiweiß zur Kaliumzufuhr

    Vor, während und nach den Weltraummissionen wird das Verhältnis von tierischem Eiweiß zur Kaliumzufuhr bewusst einmal in Richtung eines höheren Anteils an tierischem Eiweiß, ein anderes Mal zu einer eher basischen Kost verändert. Beide Experimentphasen werden zu Beginn und am Ende einer Mission absolviert.

Hintergrund und wissenschaftliche Ziele:

Die Ernährung spielt nicht nur beim Menschen auf der Erde, sondern auch bei Astronauten für den Erhalt von Gesundheit und Leistungsfähigkeit eine wichtige Rolle. Darüber hinaus können durch eine gezielte Ernährung wie durch eine Veränderung des Verhältnisses von tierischem Eiweiß zu Kalium in der Nahrung bestimmte physiologische Prozesse gesteuert werden. Der Methionin-Abbau - eine vermehrt in tierischem Eiweiß vorhandene Aminosäure - führt im Stoffwechsel unter anderem zu Schwefelsäure. Sie verursacht, sofern kein ausreichender alkalischer Ausgleich stattfindet, eine sogenannte latente metabolische Azidose, also eine Ansäuerung. Dies fördert wiederum die Aktivität der Knochen-abbauenden Osteoklasten-Zellen. 

Kalium befindet sich in unterschiedlichen Salzen - zum Beispiel als Kaliumcitrat und damit als alkalisches Salz - vermehrt in pflanzlichen Lebensmitteln. Das Verhältnis von tierischem Eiweiß zu Kalium ist damit ein Anzeichen für eine eher saure oder basische Kost. Durch eine bewusste Verschiebung dieses Verhältnisses in der Nahrung der Astronauten in Richtung des basischen Milieus wollen die Forscher den Knochenabbau verringern. In Experimenten während Bettruhestudien konnte dies bereits gezeigt werden. Die Daten aus der laufenden Studie sollen die notwendige Grundlage bilden, um Ernährungsempfehlungen für Weltraumaufenthalte, aber auch für die sich eher wenig bewegende und alternde Bevölkerung auf der Erde zu geben.

Experimentbeschreibung:

Vor, während und nach den Weltraummissionen wird das Verhältnis von tierischem Eiweiß zur Kaliumzufuhr bewusst einmal in Richtung eines höheren Anteils an tierischem Eiweiß, ein anderes Mal zu einer eher basischen Kost verändert. Beide Experimentphasen werden zu Beginn und am Ende einer Mission absolviert. Parallel werden andere Einflussfaktoren der Ernährung auf den Knochenstoffwechsel, wie Gesamtenergie, das Gesamteiweiß, Natrium, Magnesium, Phosphor und Kalzium konstant gehalten und erfasst. Blut- und Urinproben werden genommen und anschließend auf der Erde im Labor untersucht. In den Urinproben werden bestimmte Markersubstanzen des Knochenabbaus und im Blut bestimmte Marker der Knochenbildung analysiert. Zusätzlich wird die Knochendichte mittels Dual-Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) bestimmt. Diese Messungen geschehen in einer Kooperation zwischen NASA Johnson Space Center und Wissenschaftlern der Universität Bonn, die sich auf die Untersuchung der Knochenmarker spezialisiert haben.

Status:

Das Experiment hat im Oktober 2009 begonnen.

Ergebnisse:

Ergebnisse von ersten Astronauten liegen vor und bestätigen, dass ein hohes Verhältnis von tierischem Eiweiß zu Kalium einen knochenabbauenden Effekt hat. Dieser Effekt einer eher sauren Nahrungszusammensetzung scheint zum Ende einer sechs-monatigen Mission wesentlich stärker ausgeprägt zu sein als zu Beginn.

Perspektiven für Forschung und Anwendung:

Fortschritte im Verständnis der Ernährung haben vielfältige Anwendungsmöglichkeiten auf der Erde. Sollten sich die Erwartungen und die vorläufigen Ergebnisse bestätigen, dass eine Absenkung des Verhältnisses von tierischem Eiweiß zu Kalium einen positiven Effekt auf den Knochenabbau hat, sollte diese Erkenntnis das Ernährungsverhalten gerade in einer alternden, weniger mobilen Gesellschaft entscheidend verbessern.

ISS-Zeitraum seit Oktober 2009
Unterbringung Columbus-Modul
Experimentator PD Dr. Martina Heer; Dr. Scott Smith
Einrichtung Profil Institut für Stoffwechselforschung GmbH, Neuss/ Universität Bonn; NASA Johnson Space Center (Houston)
Bereich Humanphysiologie
Partner NASA
Deutsche Industrie Airbus Defence & Space, Friedrichshafen

 

Zuletzt geändert am:
03.07.2014 12:03:28 Uhr