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Medizin

Weltraumanämie: Schwerelosigkeit führt zu weniger roten Blutzellen

Freitag, 28. Januar 2022

/Jürgen Fälchle, stock.adobe.com

Ottawa – Der Aufenthalt in der Weltraumstation ISS führt bei den Astronauten regelmäßig zu einer hämolytischen Anämie. Sie ist nach einer Studie in Nature Medicine (2022; DOI: 10.1038/s41591-021-01637-7) Folge eines vermehrten extrazellulären Abbaus von Erythrozyten, der auch nach der Rückkehr auf die Erde noch einige Zeit anhält. Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf geplante längere Missio­nen im Weltall.

Schon nach den ersten bemannten Raumflügen war aufgefallen, dass die Astronauten mit einem niedri­geren Hämoglobin (Hb)-Wert zur Erde zurückkehrten. Die Ursache wurde bisher in einer Verschiebung von Flüssigkeiten im Körper infolge der Schwerelosigkeit vermutet. Dies erklärt allerdings nicht, warum die Anämie oft Wochen nach der Landung anhielt, auch nachdem die Astronauten ihre frühere körper­liche Konstitution längst wiedererlangt hatten.

Das MARROW-Projekt der „Canadian Space Agency“ hat jetzt die Weltraumanämie an 14 Astronauten untersucht, die durchschnittlich 167 Tage auf der „International Space Station“ (ISS) gelebt hatten. Dabei wurde erstmals eine verkürzte Lebenszeit von Erythrozyten in Erwägung gezogen.

Der Marker war die CO-Konzentration in Atemproben, die die Raumfahrer vor, während und nach dem Aufenthalt in der ISS abgegeben hatten. Das Kohlenmonoxid (CO) der Atemluft stammt zu 85 % aus dem Abbau des Hämoglobins. Beim Abbau eines Hämoglobinmoleküls fällt neben einem Biliverdinmolekül und einem Eisenatom auch ein Molekül CO an, das über die Lungen ausgeatmet wird. Da pro Sekunde etwa 2 Millionen der roten Blutzellen ihre durchschnittliche Überlebenszeit von 120 Tagen erreicht und vor allem in der Milz abgebaut werden, enthält die Luft bei gesunden Menschen etwa 1.700 ppb CO.

Wie Guy Trudel von der Universität Ottawa und Mitarbeiter berichten, lag der CO-Wert der Astronauten unmittelbar vor dem Raumflug bei 1.662 ppb. Schon 5 Tage nach dem Aufenthalt in der ISS wurden 2.627 ppb gemessen, was einen Anstieg um 56 % bedeutet. Bei den Astronauten gingen demnach pro Sekunde 3 Millionen statt zuvor 2 Millionen Erythrozyten zugrunde.

Die hämolytische Anämie zeigte sich auch in einem Anstieg der Eisenwerte sowie der Transferrinsätti­gung und des Ferritins in den Blutproben, die sich die Astronauten ebenfalls auf der ISS entnahmen. Die letzten beiden Werte zeigen an, dass der Körper bemüht ist, das anfallende Eisen zu verwalten.

In einer Blutprobe, die nach 64 Tagen entnommen wurde, war auch die Erythropoetinkonzentration angestiegen. Der Körper hatte also auf die Anämie reagiert und die Bildung neuer Erythrozyten im Knochenmark angeregt, ohne allerdings den Hb-Wert zu normalisieren. Dies gelang auch nach der Rückkehr auf die Erde nur allmählich. Erst nach 6 und 12 Monaten wurden wieder die früheren Hb-Werte erreicht.

Die Ergebnisse haben laut Trudel Auswirkungen auf die Planung längerfristiger Missionen, vor allem, wenn diese mit dem Besuch anderer Planeten verbunden sein sollten. Solange sich die Astronauten in der Schwerelosigkeit befinden, bemerken sie die Anämie nicht. Unter der Einwirkung der Gravitation, die auf dem Mars 1/3 der Erde entspricht, könnte sich dies ändern.

Die höhere Neubildung von Erythrozyten dürfte laut Trudel auch den Nährstoffbedarf der Astronauten steigern. Zu bedenken sei auch, dass die vermehrte Freisetzung von CO sich auf den Kreislauf auswirke. CO ist ein wichtiger Signalstoff in der Blutdruckregulation. Eine zu starke CO-Freisetzung könnte hier beispielsweise eine orthostatische Hypotonie begünstigen. Als „Second Messenger“ sei CO an weiteren Prozessen im Körper beteiligt mit Einfluss auf Augen, Knochen, Ernährung, zirkadianen Zyklus, Gehirn und Muskulatur.

Die Ursachen der hämatologischen Anämie konnten die Forscher nicht ermitteln. Einen vermehrten Zer­fall von Erythrozyten im Blut (intravaskuläre Hämolyse) glauben sie ausschließen zu können. Die Kon­zen­tration von Haptoglobin, das im Blut Hämoglobin bindet, war nicht erhöht. Bleibt nur die Möglichkeit eines vorzeitigen Abbaus (extravaskuläre Hämolyse) oder einer gestörten Neubildung im Knochenmark.

Zu einer hämolytischen Anämie kam es auch in einer experimentellen Studie bei gesunden Probanden, die 60 Tage freiwillig im Bett verbrachten mit einer Neigung des Oberkörpers um 6°, was die Schwere­losigkeit nachstellen sollte (npj Microgravity, 2021; DOI: 10.1038/s41526-021-00132-0).

Bekannt ist auch, dass chronisch kranke Menschen, die längere Zeit im Bett verbringen, häufig eine Anämie haben. Möglicherweise sind auch andere Menschen mit eingeschränkter Mobilität etwa infolge von Gelenkerkrankungen betroffen. Eine frühere Studie konnte bei Patienten mit rheumatoider Arthritis durch CO-Messung eine verminderte Lebenszeit der Erythrozyten nachweisen. Der Hb-Wert war laut der Publikation im American Journal of Hematology (2006; DOI: 10.1002/ajh.20644) nur deshalb normal, weil das Knochenmark in der Lage war, genügend neue Erythrozyten zu bilden. © rme/aerzteblatt.de

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