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Aug 14, 2023

Wissenschaftler stellen fest, dass das Immunsystem von Astronauten durch die Mikrogravitation gestört werden könnte

„Wenn Astronauten sichere Weltraummissionen durchführen können, müssen wir verstehen, wie ihr Immunsystem beeinflusst wird.“ Da eine neue Ära der bemannten Weltraumforschung mit längeren Missionen naht

„Wenn Astronauten sichere Weltraummissionen durchführen können, müssen wir verstehen, wie ihr Immunsystem beeinflusst wird.“

Während eine neue Ära der bemannten Weltraumforschung naht und in den kommenden Jahrzehnten längere Missionen zum Mond und zum Mars geplant sind, untersuchen Wissenschaftler genauer, wie sich die Umgebung des Weltraums negativ auf das Immunsystem von Astronauten auswirken kann. Insbesondere ein Team vom Karolinska Institutet in Schweden untersuchte, wie sich die Mikrogravitation von Raumfahrern auf T-Zellen auswirken könnte. Eine T-Zelle ist eine Art weißes Blutkörperchen, ein sogenannter Lymphozyt, der bei der Abwehr von Krankheiten von entscheidender Bedeutung ist.

Die Ergebnisse des Teams könnten helfen zu erklären, warum Veränderungen an den T-Zellen von Astronauten, die im Weltraum auftreten, auch auf der Erde bestehen bleiben können. Solche dauerhaften Veränderungen können dazu führen, dass T-Zellen weniger aktiv und weniger effektiv bei der Bekämpfung von Infektionen sind, wodurch Astronauten anfällig für das erneute Auftreten latenter Viren werden.

Dies wird etwas sein, worüber Raumfahrtagenturen wahrscheinlich Bescheid wissen wollen, wenn sie damit beginnen, Menschen an Orte außerhalb der Erde zu schicken. Die NASA beispielsweise blickt bereits in eine Zukunft, die Mond- und sogar Marsreisende einschließt. Mit der Artemis-3-Mission soll eine Besatzung, zu der auch die erste Frau und eine farbige Person gehören, im Jahr 2025 zum Mond fliegen. Und zukünftige Bemühungen, so die Agentur, werden möglicherweise bereits in den 2030er Jahren Menschen auf die Marsoberfläche bringen.

„Wenn Astronauten sichere Weltraummissionen durchführen können sollen, müssen wir verstehen, wie ihr Immunsystem beeinflusst wird, und versuchen, Wege zu finden, um schädlichen Veränderungen entgegenzuwirken“, sagt Lisa Westerberg, Studienleiterin und Hauptforscherin am Karolinska Institutet Department of Mikrobiologie, Tumor- und Zellbiologie, heißt es in einer Erklärung. „Wir konnten nun untersuchen, was mit T-Zellen, die eine Schlüsselkomponente des Immunsystems sind, passiert, wenn sie schwerelosen Bedingungen ausgesetzt werden.“

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Anstatt ihre Experimente im Weltraum durchzuführen, brachten Westerberg und das Team ein kleines Stück Weltraum auf die Erde. Sie verwendeten ein speziell angefertigtes Wasserbett, das dem Körper vortäuscht, er befinde sich in einem schwerelosen Zustand, eine Technik, die „trockenes Eintauchen“ genannt wird.

Acht gesunde Probanden wurden über einen Zeitraum von 3 Wochen dem Trockentauchen ausgesetzt. Die Forscher führten bei diesen Probanden in unterschiedlichen Zeitabständen Blutanalysen durch: vor dem Experiment, dann sieben, 14 und 21 Tage nach Versuchsbeginn und schließlich eine Woche nach Versuchsende.

Sie entdeckten, dass sich die T-Zellen der Probanden im Zusammenhang mit dem Eintauchen ins Trockene verändert hatten, und zwar im Wesentlichen hinsichtlich der „Genexpression“ oder einfach, welche Gene aktiv und welche inaktiv waren. Diese Genexpression veränderte sich nach 7 und 14 Tagen Schwerelosigkeit deutlich, die stärkste Veränderung trat jedoch nach 14 Tagen auf.

Auch die Gene der T-Zellen schienen während des Prozesses einen „unreiferen“ Zustand anzunehmen, das heißt, sie verhielten sich so, als wären sie keinen Viren oder anderen Krankheiten begegnet. Das könnte später negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben.

„Die T-Zellen begannen, mehr sogenannten naiven T-Zellen zu ähneln, die noch keinem Eindringling begegnet sind. Das könnte bedeuten, dass sie länger brauchen, um aktiviert zu werden, und dadurch weniger wirksam bei der Bekämpfung von Tumorzellen und Infektionen werden“, sagt Carlos Gallardo Dodd, Co-Leiter der Studie und Doktorand an der Abteilung für Mikrobiologie, Tumor- und Zellbiologie des Karolinska-Instituts, heißt es in der Erklärung.

Nach 21 Tagen Schwerelosigkeit schienen sich die T-Zellen der Probanden jedoch an die Schwerelosigkeit angepasst zu haben, und die Genexpression der Zellen normalisierte sich wieder nahezu. Doch sieben Tage nach Ende des Experiments stellte das Team fest, dass einige dieser ursprünglichen Veränderungen in der Genexpression aufgrund der Schwerelosigkeit tatsächlich zurückkamen.

Das Wissenschaftlerteam wird nun versuchen, die Höhenforschungsplattform im Esrange Space Center in Schweden zu nutzen, um T-Zellen und die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf ihre Funktion weiter zu untersuchen.

„Unsere Ergebnisse können den Weg für neue Behandlungen ebnen, die diese Veränderungen im genetischen Programm der Immunzellen umkehren“, schloss Dodd.

Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 25. August in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.

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Robert Lea ist ein Wissenschaftsjournalist im Vereinigten Königreich, dessen Artikel in Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek und ZME Science veröffentlicht wurden. Er schreibt außerdem über Wissenschaftskommunikation für Elsevier und das European Journal of Physics. Rob hat einen Bachelor of Science in Physik und Astronomie von der britischen Open University. Folgen Sie ihm auf Twitter @sciencef1rst.

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