Effekte von Zentrifugation während Bettruhe auf körperliche Leistungsfähigkeit und biologisches Alter

Abstract

Astronauten büßen bei längeren Weltraummissionen trotz der vorhandenen Countermeasures immer noch Muskel- und Knochenmasse sowie an Leistungsfähigkeit ein. Als mögliche neuromuskuläre Ursache der beobachteten funktionellen Einbußen wird unter anderem die Atrophie des Muskelgewebes und Veränderungen innerhalb des zentralen Nervensystems (ZNS) diskutiert, da diese zur ineffizienten elektromechanischen Kopplung durch Verlust an Koordination führt. Das Artificial-Gravity-Countermeasure hat das Potential, systemische Effekte zu verhindern, da die meisten Probleme von Astronauten direkt mit dem chronischen Verlust der Schwerkraft zurückzuführen sind. Zusätzlich wurden verschiedene Biomarker gemessen, die das biologische Alter eines Menschen abbilden sollen. Die Bestimmung von Veränderungen des biologischen Alters nach Weltraumaufenthalten und erdbasierten Analogmodellen wie Bettruhe wäre daher eine einfache, aber umfassende Methode, um alle negativen Auswirkungen auf den menschlichen Körper abzubilden, unabhängig davon, ob sie durch Strahlung, fehlende Schwerkraft oder körperliche Inaktivität verursacht werden. Die zugrundeliegende Frage war, ob das Artificial-Gravity-Countermeasure ein geeignetes Mittel gegen systemische Veränderungen ist und ob sich das biologische Alter der Interventionsgruppen zwischen der Kontrollgruppe unterscheidet. Untersucht wurden diese Fragen mittels Kraftmessung, Messung der aeroben Kapazität, Elektromyographie zur Erfassung der Muskelaktivität und das MARK-AGE-Verfahren zur Bestimmung des biologischen Alters. Sowohl die maximale Sauerstoffaufnahme (CentrifugeCtrl: 73,3 ± 13,2 %, cAG: 78,8 ± 16,3 %, iAG: 78,9 ± 16,4 %) als auch die maximale Leistung (CentrifugeCtrl: 62,1 ± 21,2 %, cAG: 75,9 ± 37,0 %, iAG: 74,6 ± 24,5 %), während der CMJ, nimmt über den Zeitraum der Bettruhe ab (BDC-10 bis R0). Veränderungen in der neuromuskulären Aktivität sind durch Veränderungen über die Zeit zu erklären. Die z-skalierten Bioage Werte zeigen eine mögliche Verringerung des biologischen Alters während der Bettruhe. Starke oder mittlere Korrelationseffekte zwischen dem biologischen Alter und der neuromuskulären Aktivität konnten nicht festgestellt werden. Zwischen dem biologischen Alter zum Zeitpunkt BDC und dem biologischen Alter zum Zeitpunkt R0 konnte in der GroundCtrl-Gruppe kein Zusammenhang festgestellt werden (p = 0.171). Die mittlere Altersdifferenz der GroundCtrl-Gruppe liegt bei 6,47 Jahren. Insgesamt ergeben sich damit folgende Schlussfolgerungen. Zentrifugation allein (intermittierend oder dauerhaft) ist allein kein ausreichendes Countermeasure, um der Abnahme der körperlichen Leistungsfähigkeit entgegenwirken zu können. Das biologische Alter der Studienteilnehmer*innen gemessen mit der MarkAge-Methode steht nicht im Zusammenhang mit Variablen der körperlichen Leistungsfähigkeit oder Veränderungen derselben durch Bettruhe.

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