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Weltraumstrahlung hinterlässt langfristige Herzschäden
Langfristige Schäden durch kosmische Strahlung könnten bei einer Marsmission erst lange nach der Rückkehr sichtbar werden. In einem Laborversuch entwickelten männliche Ratten selbst nach einer vergleichsweise niedrigen Dosis simulierter Weltraumstrahlung deutliche Vernarbungen an Herzgefäßen. Der Befund wurde nach rund einem Jahr festgestellt, lässt sich aber nicht unmittelbar auf Astronauten übertragen.
Milwaukee (U.S.A.). Für eine Reise zum Mars müssen Astronauten den Schutz des Erdmagnetfelds verlassen. Dort treffen energiereiche Teilchen der galaktischen kosmischen Strahlung auf den Körper, während die Schwerelosigkeit zusätzliche Belastungen verursacht. Ob solche Einflüsse über Jahrzehnte hinweg Folgen für Herz und Immunsystem haben, ist bislang nur unzureichend geklärt.
Besonders schwer zu erfassen sind Schäden, die sich erst lange nach dem Ende einer Belastung entwickeln. Weil Langzeitexperimente unter tatsächlichen Bedingungen im tiefen Weltraum fehlen, nutzen Wissenschaftler dafür gezielte Versuche an Tieren.
Forscher des Medical College of Wisconsin (MCW) um Prof. John E. Baker haben 72 männliche Ratten im Alter von acht bis neun Monaten untersucht. Die Tiere wurden mit 0,75 oder 1,5 Gray simulierter kosmischer Strahlung bestrahlt oder dienten als Kontrollen. Bei einem Teil der Tiere entlastete das Team zusätzlich 30 Tage lang die Hinterbeine, um Schwerelosigkeit näherungsweise nachzubilden. Mehrere energiereiche Teilchenstrahlen simulierten dabei die Strahlung im Inneren eines Raumschiffs.
In den Herzen der mit 1,5 Gray bestrahlten Ratten fanden sich 270 Tage später rund doppelt so große Kollagenablagerungen um die kleinen Herzkranzgefäße wie bei den unbestrahlten Kontrollen. Überschüssiges Kollagen bildet Narbengewebe und führt zu einer perivaskulären Fibrose, einer Vernarbung rund um die Gefäßwand. Für die histologischen Analysen wurden je Gruppe drei bis sechs Herzen untersucht.
Auch bei der niedrigeren Dosis von 0,75 Gray war die Kollagenablagerung nach 360 Tagen etwa verdoppelt. Fünf von sechs untersuchten Ratten, also 83 Prozent, wiesen dann eine solche Fibrose auf. Die Dosis liegt laut Studie in einer für dreijährige Marsmissionen relevanten Größenordnung. Entscheidend ist damit offenbar auch, wie lange nach einer Bestrahlung mögliche Spätfolgen untersucht werden.
Die simulierte Schwerelosigkeit allein verursachte keine vergleichbare Vernarbung. Kombinierten die Forscher beide Belastungen, verstärkte die Entlastung der Hinterbeine die durch Strahlung ausgelösten Herzgefäßveränderungen nicht messbar. Die Befunde sprechen deshalb bei den untersuchten Bedingungen für einen vorwiegenden Einfluss der Teilchenstrahlung.
Die beiden Belastungen hinterließen zudem unterschiedliche Spuren im Immunsystem. Allein die Entlastung der Hinterbeine erhöhte später die Zahl bestimmter Lymphozyten im Blut, während die Konzentration von 20 der 27 untersuchten Immunbotenstoffe abnahm. Bei gleichzeitiger Bestrahlung zeigten sich diese Veränderungen nicht in derselben Weise.
Im Milzgewebe fanden sich unter mehreren Versuchsbedingungen weniger Zellen mit einem Erkennungsmerkmal natürlicher Killerzellen. Diese gehören zur körpereigenen Abwehr gegen infizierte oder entartete Zellen. Die Untersuchungen belegen damit Veränderungen einzelner Bestandteile des Immunsystems, aber keinen generellen Ausfall der Immunabwehr.
Die Analyse des Erbguts von Blutzellen lieferte außerdem Hinweise auf Veränderungen in Genen, die mit einer altersabhängigen Vermehrung bestimmter Blutzellklone verbunden sind. Allerdings verglichen die Forscher dafür nur drei bestrahlte mit drei unbestrahlten Ratten, und zahlreiche Genvarianten kamen in beiden Gruppen vor. Ein erhöhtes Auftreten von Herzinfarkten oder Krebserkrankungen wurde nicht untersucht.