Schwerelosigkeit
Anpassungen der Muskulatur an die Schwerelosigkeit oder an Simulationsbedingungen mit ähnlichen Effekten:
Training (Countermeasures)
Studien, die dem Validieren des Vibrationstrainings und des Schwungrad- (Fly-Wheel) Trainings zum Aufbau der Muskulatur und zur Verbesserung der Schnellkraft bei Personen mit geschwächter Muskulatur dienen. Trainiert werden sowohl normal aktive, gesunde Probanden als auch Personen, bei denen lang andauernde Immobilität oder hohes Alter eine gewisse Schwächung der Muskulatur verursacht haben. Außerdem soll untersucht werden, ob Patienten mit erblich bedingter Muskelschwäche, von einem angepassten Muskeltraining profitieren können.
Ziele im Rahmen der Raumfahrt: Verbessertes Training zum Erhalt der Muskelkraft bei verringertem Zeitaufwand im Rahmen von Langzeitaufenthalten in Schwerelosigkeit auf der ISS oder bei zukünftigen Missionen zum Mars.
Muskel — Volumenregulation und Blutkreislauf
Bei Muskelarbeit tritt aufgrund osmotischer Kräfte eine Wasserverschiebung aus dem Zwischenraum der Fasern (Interstitium) und den Blutgefäßen (Intravasalraum) in den Innenraum der Muskelfasern (Intrazellulärraum) auf. Außerdem unterliegt vor allem die Beinmuskulatur ständigen Volumenänderungen, die dem Körper etwa beim Übergang vom Liegen zum Stehen (Orthostase) durch die Schwerkraft der Erde aufgezwungen werden. Wir untersuchen, in wie weit diese Volumenverschiebungen Einfluss auf den Ionenhaushalt und damit auf die Muskelerregung haben, welche Reaktionen der Energiestoffwechsel zeigt und welche Konsequenzen sich schließlich für die Muskelkontraktion und die Ermüdung ergeben.
Die Erhöhung des Blutflusses und Blutvolumens in den Muskeln während intensiver Arbeit stellt, vor allem bei Belastung größerer Muskelgruppen, den potentiell größten Antrieb für die Erhöhung des Herz-Zeit-Volumens (Puls x Herzschlagvolumen) dar. Aus systemphysiologischer Sicht ist es deshalb wichtig bei allen Studien mit Immobilisation oder verschiedenen Trainingsreizen auch die zentralen und peripheren Kreislaufreaktionen und deren Rückwirkungen auf die Muskulatur zu untersuchen (Kreislauf- und Volumenregulation).
Muskel — Knochen und Ernährung
Wachstum und Festigkeit von Muskel und Knochen sind in vielfältiger Weise von einander abhängig. Bei allen Studien mit Immobilisation oder verschiedenen Trainingsreizen werden daher auch die Wechselwirkungen zwischen Muskel und Knochen in Bezug auf die mechanischen Kräfte, blutchemische Parameter wie z.B. Wachstumshormone und Ernährungsaspekte (Mineralien, Vitamine, Proteine, Kohlenhydrate, Fette) mit berücksichtigt (s. Arbeitsgruppe: Ernährung und Knochenstoffwechsel).
Diagnose und Therapiekontrolle bei Patienten mit neurologischen Erkrankungen
In enger Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Bergmannsheil in Bochum wurde eine neue nicht invasive Methode zur Differentialdiagnose einer bestimmten Gruppe von angeborenen Muskelerkrankungen entwickelt, die jeweils auf einem genetisch bedingten Defekt eines Enzyms des Glykogenstoffwechsels beruhen (Muskelglykogenosen). MR spektroskopische Untersuchungen sowie Genanalysen ersetzten dabei die vorher notwendigen Analysen operativ entnommener Proben an Muskelgewebe (Muskelbiopsien).Die nicht-invasiven Methoden des Muskellabors eignen sich besonders für wiederholt durchgeführte Untersuchungen, wie sie in Therapiestudien notwendig sind. In Zusammenarbeit mit neurologischen Kliniken in Bochum und Bonn werden daher Studien an Patienten mit verschiedenen Formen genetisch bedingter Erkrankungen der Muskeln oder des Nervensystems durchgeführt.
Beschreibung des Muskellabors
Aktuelle externe Kooperationspartner