Wie verhält sich das menschliche Herzkreislaufsystem unter Mars- und Mondschwerkraft?



Die aktuellen Ziele der internationalen Raumfahrt sind darauf ausgelegt, die Grenzen des Erdorbits zu verlassen und wieder den Mond zu erreichen und in einem weiteren Schritt zum Mars zu fliegen. Eine wesentliche Aufgabe für die beteiligten Mediziner ist es, die Auswirkungen der Umweltbedingungen dieser Himmelskörper auf die Astronauten einschätzen zu können um mögliche Gefahren für ihre Gesundheit zu minimieren.

Schwerelosigkeit, und vermutlich auch abgeschwächte Schwerkraft, führen zu Anpassungsprozessen des Herz-Kreislauf-Systems, des Flüssigkeitshaushalts sowie des Muskel- und Knochenstoffwechsels. Aus diesem Grund können Astronauten nach einem langen Aufenthalt in der Schwerelosigkeit auf der Erde nur noch eingeschränkt aufrecht stehen und gehen. Ganz ähnliche Veränderungen des menschlichen Körpers findet man auch nach langer Bettruhe, etwa bei Patienten auf einer Intensivstation, oder bei alten Menschen.

Unser Herzkreislaufsystem hat sich unter dem kontinuierlichen Einfluss der Schwerkraft der Erde entwickelt. Besonderen Einfluss übt die Schwerkraft auf unseren Kreislauf aus, wenn wir aus der liegenden in die aufrecht stehende Position wechseln. Dann bewirkt die Schwerkraft eine Verschiebung von Blut aus den oberen Teilen des Körpers in die Beine. Ohne Kompensationsmechanismen des Herz-Kreislauf-Systems würde die Durchblutung unseres Gehirns zu stark absinken und wir würden bewusstlos.

Unser Herz-Kreislauf-System verfügt daher über eine Reihe von Mechanismen, die die Gehirndurchblutung in allen Körperpositionen aufrecht erhalten und die aufrechte Körperposition (Orthostase) ermöglichen. Bisher wissen wir wenig über die Orthostase unter den Schwerkraftverhältnissen von Mars (ein Drittel der Erdschwerkraft) und Mond (ein Sechstel der Erdschwerkraft). Deshalb planen die Wissenschaftler, während der 17. DLR-Parabelflug-Kampagne detaillierte Messungen von Herz-Kreislauf-Parametern wie Blutdruck, Herzfrequenz und Herzschlagvolumen während wiederholter Lagewechsel vom Liegen zum Stehen unter Mars- und Mondschwerkraft durchführen.

Die Studie hat drei Ziele. Das Erste ist die Grundlagenforschung: Die Wissenschaftler erhoffen sich eine umfassende quantitative Beschreibung der initialen Orthostase des menschlichen Herz-Kreislauf-Systems unter den Schwerkraftverhältnissen von Mars und Mond. Das zweite Ziel betrifft die operationelle Raumfahrtmedizin: das Erkennen von Auswirkungen der Schwerkraftverhältnisse von Mars und Mond auf das Herz-Kreislauf-System von Astronauten. Das dritte Ziel liegt im Bereich der klinischen Forschung: die Übertragung der Ergebnisse auf den bettlägerigen Patienten und den alten Menschen.


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Ulrich Limper
Klinik für Anästhesie und Intensivmedizin

Klinikum Köln Merheim

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