Weltraumphysiologie
Leitung: Prof. Dr. med. Jörn Rittweger

Ernährung und Knochenstoffwechsel



Hintergrund unserer Forschung

Astronauten stellen eine Risikogruppe für Knochenerkrankungen dar. Aufgrund fehlender Schwerkraft und einer daraus resultierenden verringerten mechanischen Belastung der gewichtstragenden Knochen kommt es bei Weltraumaufenthalten zu einer Erhöhung des Knochenabbaus und einer Verringerung des Knochenaufbaus. Neben der mechanischen Belastung übt auch die Ernährung bzw. einzelne Nährstoffe einen Einfluss auf den Knochen aus, welcher sich entweder positiv (z. B. Calcium, Vitamin D, Vitamin K) oder negativ (z.B. Kochsalz, Überdosierung Vitamin A) auf den Knochen auswirken kann. Zur Untersuchung dieser Einflussfaktoren nutzen wir vorwiegend stationäre  Metabolische Bilanzstudien, die in unserem Labor (AMSAN) auch in Form von Bettruhestudien in 6° Kopftieflage (head down tilt bedrest, HDTBR), durchgeführt werden. Letzteres ist ein vielgenutztes Modell zur Simulation der physiologischen Veränderungen in Schwerelosigkeit. Das gesamte Bett ist dabei kopfwärts um 6° nach unten geneigt. Wie unter Weltraumbedingungen führt dies zu einer Flüssigkeitsverschiebung in die oberen Extremitäten und gleichzeitig zu einer Entlastung der Knochen.

 

 

HDT-Bett_mit_Winkel.jpg


Untersuchungen bei verschiedenen Weltraummissionen haben gezeigt, dass die Kochsalz- (Natriumchlorid-) Zufuhr von Astronauten während ihres Aufenthaltes im All sehr hoch ist. Eine Ursache für die Bevorzugung von Produkten mit hohem Salzgehalt scheint ein vermindertes Geschmacksempfinden in Schwerelosigkeit zu sein. Eine bekannte Folge ist die Einlagerung von Wasser, die dafür sorgen soll, dass die Konzentration von Natrium in den Körperflüssigkeiten stabil bleibt (osmotische Speicherung von Natrium). Des Weiteren wird die Natriumausscheidung über die Nieren gesteigert. Untersuchungen in Schwerelosigkeit und in unserem Stoffwechsellabor haben gezeigt, dass es bei Gesunden einen weiteren Mechanismus der Natriumregulation gibt: Wird eine bestimmte Höhe der Salzzufuhr überschritten, lagert der Körper das Natrium „nicht osmotisch“ ein. Das heißt, das Natrium befindet sich nicht mehr gelöst in den Körperflüssigkeiten, sondern wird an andere Substanzen im Körper gebunden. Mit Hilfe exakter Erfassungen von Körpergewichtsveränderungen sowie der Aufnahme und der Ausscheidung von Natrium, Wasser und Kalium erfahren wir in unseren Salty Life- (6 , 7 und 8) Studien wie viel Natrium im Körper in welcher Form eingelagert wurde. Im Juli 2008 beginnen wir damit zu dieser Fragestellung weitere Untersuchungen auf der Internationalen Raumstation (ISS) durchzuführen (SOLO-Sodium retention in microgravity).

 

Weiterhin erhöht eine hohe Kochsalzzufuhr die renale Calciumausscheidung und wird daher als ein Risikofaktor für die Entstehung der Knochenerkrankung Osteoporose betrachtet. In unterschiedlichen Untersuchungen Salty Life 6 und Salty Life 7  konnten wir zeigen, dass eine Erhöhung der Kochsalzzufuhr beim gesunden Menschen eine Steigerung der Knochenresorption verursacht, was bei gleichbleibender Knochenformation zu einem verstärkten Abbau von Knochensubstanz führen kann. Unsere Untersuchungen zeigen, dass dieser durch Kochsalz ausgelöste Mechanismus vermutlich auf Veränderungen im Säure-Basen Haushalt zurückzuführen ist. Aus diesem Grund richtet sich unser Forschungsinteresse ebenfalls auf die Untersuchung des Säure-Basen Haushaltes unter verschiedenen Bedingungen, so auch in der derzeitigen Salty Life 8-Studie.


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Arbeitsmedizinische Simulationsanlage AMSAN (http://www.dlr.de/me/desktopdefault.aspx/tabid-2011/2949_read-4525/usetemplate-print/)
Komplexe metabolische Bilanzstudien (http://www.dlr.de/me/desktopdefault.aspx/tabid-1935/2759_read-4237/usetemplate-print/)
Feldstudien zur Erfassung der Wirkung nutritiver Maßnahmen gegen den Knochenabbau (http://www.dlr.de/me/desktopdefault.aspx/tabid-1935/2759_read-4238/usetemplate-print/)
Grundlagen-Wörterbuch (http://www.dlr.de/me/desktopdefault.aspx/tabid-1935/2759_read-4239/usetemplate-print/)
Training und Knochenstoffwechsel (http://www.dlr.de/me/desktopdefault.aspx/tabid-1935/2759_read-4240/usetemplate-print/)