Muskelschwund im All

In der Schwerelosigkeit werden Skelettmuskeln kaum beansprucht. Die Folge ist eine rasche Atrophie, die vor allem die posturalen Muskeln betrifft (Waden, Rücken, Oberschenkel), die auf der Erde permanent gegen die Schwerkraft arbeiten. Auf kurzen Missionen von 5–11 Tagen wurde ein Verlust von 10–20 % der Muskelmasse dokumentiert; ohne Gegenmaßnahmen kann der Verlust auf Langzeitmissionen 50 % erreichen.

Die Mechanismen sind mehrschichtig: reduzierte mechanische Belastung führt zu einem Ungleichgewicht zwischen Muskelprotein-Synthese und -Abbau. Die Expression von Genen, die den Muskelabbau fördern (Atrogene wie MuRF1 und Atrogin-1), steigt deutlich an.

Auf der ISS trainieren Astronauten deshalb etwa 2,5 Stunden pro Tag mit speziellen Geräten: dem Advanced Resistive Exercise Device (ARED, eine Krafttrainingsmaschine mit Vakuumzylindern), dem T2-Laufband (Nachfolger des COLBERT-Laufbands) und dem CEVIS-Fahrradergometer. Trotzdem bleibt ein Restabbau bestehen.

Für Mars-Missionen wird an pharmazeutischen Gegenmaßnahmen geforscht. Das ISS-Experiment Rodent Research-3 testete einen Wirkstoff gegen Muskelatrophie an Mäusen in Schwerelosigkeit. Außerdem könnten künstliche Schwerkraft durch rotierende Habitate den Muskelschwund auf langen Flügen verhindern.

Gerade das Herz gerät beim Thema Muskelschwund leicht aus dem Blick, obwohl es selbst ein Muskel ist und ebenfalls abbaut. In der Schwerelosigkeit muss es kein Blut mehr gegen die Erdanziehung nach oben pumpen, wird dadurch weniger gefordert und verliert messbar an Masse, manchmal nimmt es sogar eine rundlichere Form an. Das hat Folgen für die Rückkehr: Astronauten leiden nach der Landung häufig unter orthostatischer Intoleranz, ihnen wird schwindelig, wenn sie aufstehen, weil der Kreislauf die plötzlich wieder wirkende Schwerkraft nicht mehr gewohnt ist. Für eine Marsmission verschärft sich das Problem dramatisch, denn die Crew müsste nach Monaten in der Schwerelosigkeit sofort auf einem fremden Planeten arbeiten, ohne medizinische Hilfe in der Nähe. Das tägliche Training auf der ISS hat hier echte Fortschritte gebracht und den Muskelabbau deutlich verlangsamt, doch eine vollständige Lösung wäre erst die künstliche Schwerkraft, die den Körper gar nicht erst in den Abbaumodus versetzen würde.