Auswirkungen der Schwerkraft auf den Blutdruck
Orthostatische Hypotonie oder Intoleranz (niedriger Blutdruck bei aufrechter Körperhaltung) ist ein anhaltendes Problem beim Wiedereintritt in die Atmosphäre nach einem Aufenthalt in der Schwerelosigkeit des Weltalls. Dies ist besonders gravierend, da eine mangelnde Durchblutung zu Funktionsstörungen im Gehirn führen kann, deren Ursachen allerdings noch nicht geklärt sind. Um die entsprechenden Gegenmaßnahmen zu verbessern, untersuchte das EU-finanzierte Projekt ARTHEROSPACE (Arthero-Space Project: A model based exploration of the regulatory mechanism of the microcirculation for the prevention of orthostatic intolerance) die körpereigene Reaktion. Die In-vivo-Experimente umfassten die Auslösung von orthostatischem Stress auf einem Kipptisch, um die Wechselwirkung mit dem Muskelpumpeffekt zu untersuchen, der eine Venenkonstriktion erzwingt. Die hämodynamische Reaktion auf die Wadenmuskelkontraktion war sowohl mit als auch ohne orthostatischen Stress ähnlich. Mittels Ballistokardiographie, der nicht-invasiven Messung des mechanischen Rückstoßes des Körpers als Antwort auf die Herzaktivität wurden die Probanden bei statischen und dynamischen Kniebeugen sowie synchronisierter Atmung beobachtet. In Kombination mit Computermodellen sollen die Daten den Einsatz der Ballistokardiographie in klinischer Umgebung fördern. Die Forschergruppe entwickelte auch ein eindimensionales biomechanisches Modell, um die Rolle der Schwerkraft auf die venöse Blutdruckregulation zu untersuchen. Mit dem Modell kann die Hämodynamik in drei verschiedenen Konfigurationen untersucht werden: an einer einzelnen Arterie/Vene ohne Klappen, mit Klappen und schließlich an oberflächlichen Venen. Das Modell stellte die Bedeutung der proximalen Venenklappen und des oberflächlichen Venensystems für die Wirksamkeit der Muskelpumpe unter Beweis. Da es für das Verständnis der Blutdruckregulation unter Gravitationsstress wichtig ist, führt ARTHEROSPACE derzeit eine Studie mit der Short Arm Human Centrifuge durch. Durch die Messung der Genauigkeit von ferngesteuerten Ultraschalluntersuchungen von Gefäßen unter Zentrifugationsbedingungen bewertet die Anlage die Gefäßreaktionen. Die Verbreitungsmaßnahmen umfassten ein internationales Seminar, an dem rund 50 internationale Gäste teilnahmen. Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie zum Gefäßultraschall wurden in Microgravity Science and Technology, die aus dem Berechnungsmodell im International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering veröffentlicht. Außerdem gibt es eine Website speziell zum ARTHEROSPACE-Projekt. ARTHEROSPACE lieferte wichtige Erkenntnisse zu den Mechanismen der orthostatischen Hypotonie. Die Forschungsergebnisse können in speziellen Trainingsprogrammen angewendet werden, die das körperliche Befinden während langfristiger Weltraummissionen verbessern sollen. Insgesamt haben die Forschungen wichtige Implikationen für die sichere Rückkehr von Astronauten zur Erde.
Schlüsselbegriffe
Schwerkraft, Blutdruck, Astronauten, Orthostase, ARTHEROSPACE, Mikrozirkulation, Muskelpumpe
