Visualisierung der retinalen Mikrozirkulation in der Schwerelosigkeit

Abstract

Die Schwerelosigkeit stellt die Menschheit vor unterschiedlichste, den menschlichen Organismus betreffende, Herausforderungen. Seheinschränkungen nach langdauernden Weltraummissionen betreffen bis zu 60% aller Astronautinnen und Astronauten. Diese Seheinschränkungen werden unter dem Begriff SANS, engl. für „Spaceflight-associated Neuro-Ocular Syndrome“, zusammengefasst. Obwohl mehrere Hypothesen hinsichtlich der Genese von SANS existieren, bleibt die auslösende Ursache bis dato ungeklärt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens haben wir bei einer Parabelflugkampagne der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. teilgenommen, um die Gefäße des Augenhintergrunds während Schwerelosigkeitsbedingungen zu untersuchen, um möglicherweise zur Beantwortung der Genese von SANS beizutragen.

Hierzu nahmen 9 gesunde Probandinnen und Probanden an drei Flugtagen mit je 31 Parabeln teil (je 3 Probanden/innen pro Flugtag). Mithilfe eines eigens für das Projekt modifizierten Helmes wurde der intraokuläre Druck und mithilfe eines dynamischen Gefäßanalysesystems (DVA, engl. für „dynamic vessel analyzer“) die Gefäße des Augenhintergrunds untersucht. Die Untersuchungen wurden während jeglichen Flugphasen durchgeführt und um die Messung des systemischen Blutdrucks in diesen Phasen sowie Blutproben vor und nach den Flügen ergänzt.

Die statistischen Auswertungen ergaben, dass es im Rahmen der Schwerelosigkeitsbedingungen zu signifikanten Dilatationen der venösen Gefäße des Augenhintergrundes kam, während sich die arteriellen Gefäße konstringierten. In Phasen der erhöhten Gravitation verhielten sich die Gefäße umgekehrt. Der Augeninnendruck zeigte sich, ähnlich zu den venösen Gefäßen, während der Schwerelosigkeit erhöht und in Phasen der erhöhten Gravitation reduziert. Hinsichtlich des systemischen Blutdrucks zeigte sich eine Reduktion des diastolischen Drucks während der Schwerelosigkeit und eine Erhöhung des Drucks während Hypergravitation. Die Blutanalysen ergaben, dass die Exposition gegenüber den variierenden Gravitationsleveln zu signifikanten Änderungen von für die intrazelluläre Vesikelorganisation und Apoptose zuständigen Plasmaproteinen führte.

Während einer zweiten Parabelflugkampagne wurden die Messungen um die Anwendung eines Flickerlichts kurz vor der Schwerelosigkeit ergänzt, um so die Endothelfunktion der retinalen Gefäße zu untersuchen. Die Auswertungen dieser Messungen sind bereits abgeschlossen und sollen zeitnah publiziert werden.