SOLO gegen Knochenschwund
Die 17. ISS-Stammbesatzung führt im europäischen Columbus-Modul seit April weitere spannende Forschungsaufgaben aus. Eines der ersten deutschen Experimente, das im Physiologie-Labor zur Erforschung der Lebensvorgänge durchgeführt wird, ist SOLO. Hierbei geht es um den Einfluss der Nahrung auf den Knochenabbau. Mit dem Experiment soll herausgefunden werden, ob eine erhöhte Salzzufuhr im All den durch die Schwerelosigkeit ohnehin schon stattfindenden Knochenabbau noch intensiviert.
Körperliche Veränderungen bei fehlender Schwerkraft
Wenn sich Menschen längere Zeit in der Schwerelosigkeit aufhalten, stellt sich ihr Körper auf die neuen Umgebungsbedingungen ein: In dem von der Schwerkraft befreiten Herz-Kreislauf-System verändern sich Blutdruck und Puls. Die Flüssigkeit im Körper verteilt sich um.
Bereits innerhalb der ersten 24 Stunden im All verringert sich das Blutvolumen um rund einen halben Liter und auch die Zahl roter Blutkörperchen nimmt ab. Außerdem setzen Muskelschwund und Knochenabbau ein, denn der Bewegungsapparat muss nicht mehr gegen ein Schwerefeld ankämpfen und arbeitet deshalb auf Sparflamme. Was der Körper nicht braucht, bildet er eben zurück – dies ist ein Grundsatz biologischer Effizienz.
Zuviel Salz kann Knochenschwund fördern
Es ist aber offensichtlich nicht nur die mechanische Minderbelastung, die das Skelett schwächt. Auch bestimmte Nährstoffe können sich hier nachteilig auswirken.
So legen Untersuchungen nahe, dass eine hohe Kochsalzzufuhr den Knochenabbau fördert. Dies ist unter anderem deshalb problematisch, weil Astronauten gerne ziemlich salzig essen, da Geschmacks- und Geruchssinn in der Schwerelosigkeit abstumpfen, was wahrscheinlich mit der Umverteilung der Körperflüssigkeiten zusammenhängt.
Der durch Kochsalz bewirkte Knochenschwund fußt wahrscheinlich auf Veränderungen im Säure-Basen-Haushalt des Körpers, die zu vermehrter Kalziumausscheidung über den Urin führen.
Das Experiment SOLO
Ein wesentliches Ziel des Experimentes SOLO (SOdium LOading in Microgravity) ist es daher herauszufinden, inwieweit und wie genau das mit der Nahrung aufgenommene Salz den ohnehin im All stattfindenden Knochenabbau bei Astronauten noch intensiviert.
Dazu bedient sich das Experiment der Instrumente, die in das europäische Physiologie-Labor EPM (European Physiologie Modules) an Bord von Columbus integriert sind. Das EPM-Forschungsrack bietet bereits verschiedene Module mit Instrumenten zur Erfassung der Herz-Kreislauf-Aktivität (Cardiolab), der Atmung, des Stoffwechsels und der Gehirnaktivität. In Kürze kommen noch Geräte zur Messung von Muskel- und Knochenmasse hinzu.
SOLO sieht die Untersuchung von Langzeit-Astronauten vor, die jeweils zwei fünftägige Untersuchungsphasen absolvieren müssen. Die Probanden erhalten eine spezielle Diät mit festgelegtem Salzgehalt. Dabei werden der Flüssigkeits- und der Salz- bzw. Natriumspiegel im Körper ständig beobachtet. Außerdem werden regelmäßig Urin- und Blutproben genommen und auf relevante Stoffwechselprodukte hin untersucht. Und schließlich werden mit dem „Portable Blood Chemistry Analyzer“ Veränderungen im Säure-Basen-Haushalt des Astronauten analysiert.
Forschung im All – Nutzen für die Erde
Die Wissenschaftler hoffen, durch die präzise Bilanzierung der Stoffwechselprodukte und die Fülle an physiologischen Daten Neues über die Mechanismen des Muskel- und Knochenstoffwechsels sowie die Entstehung von Bluthochdruck zu erfahren.
Die Ergebnisse des SOLO-Experiments sind daher nicht nur mit Blick auf geplante bemannte Missionen zum Mond oder Mars wichtig. Vor allem könnten sie auch den Millionen Kranken und Bettlägerigen hier auf der Erde zugute kommen, die mit Muskelschwund, Osteoporose und Herz-Kreislauf-Problemen zu kämpfen haben.
SOLO ist Teil des wissenschaftlichen Programms mehrerer ISS-Stammbesatzungen. Erstmals wird das Experiment während der aktuellen Expedition 17 durchgeführt (April bis Oktober 2008). In den folgenden Missionen werden bis zu sechs Langzeit-Astronauten einbezogen.
Für das SOLO-Experiment zeichnet ein internationales Team mit deutschen, dänischen und amerikanischen Forschern unter Leitung der Ernährungswissenschaftlerin Martina Heer vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin verantwortlich.
Ansprechpartner
Principal Investigator Dr. Martina Heer
DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin
Linder Höhe
51147 Köln
Fon: +49 2203 601-3080
Fax: +49 2203 61159
Mail: martina.heer @ dlr.de
Weitere Experimente, die im Columbus-Labor stattfinden, finden Sie im ESA-Special unter
Columbus – Die Experimente
