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Im Weltraum verloren: Knochen altern im Weltraum schneller – kann NMN helfen?

Im Weltraum verloren: Knochen altern im Weltraum schneller

Während in der Raumfahrt erhebliche technologische und technische Fortschritte erzielt wurden, erfahren wir, dass die Reise durch die Astralebene eine ziemliche Belastung für den menschlichen Körper darstellt. Es hat sich gezeigt, dass der Strahlungsangriff und das Fehlen der Schwerkraft die Gesundheit und das Alter eines Astronauten beeinträchtigen. 

Das zeigt nun ein internationales Forscherteam raumfahrt lässt die Knochen von Astronauten schneller altern. Insbesondere die Mikrogravitation – die Schwerelosigkeit verursacht – führt zu irreversiblen Schäden an der Knochenstärke, -dichte und der Mikroarchitektur. Während sich die Knochen nach einem Raumflug teilweise erholen, können Astronauten innerhalb weniger Monate mit scheinbar einem Jahrzehnt erdgebundenem, altersbedingtem Knochenschwund zurückkommen. Die Studie zeigt, dass Unterschiede in der Knochenreaktion eines Astronauten auf die Schwerelosigkeit und die Erholung nach der Rückkehr zur Erde hauptsächlich durch die Missionsdauer erklärt werden.

„Das hört sich vielleicht nicht nach viel an, entspricht aber einem altersbedingten Knochenverlust von mindestens einem Jahrzehnt.“ erklärt studienautorin Dr. Anna-Maria Liphardt. „Für die Betroffenen bedeutet das, dass sie deutlich früher mit dem Auftreten von Osteoporose und der Anfälligkeit für Frakturen rechnen müssen.“

Diese Forschung ist das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit zwischen der University of Calgary, dem Lyndon B. Johnson Space Center der NASA, dem Deutschen Zentrum für Immuntherapie, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und dem Universitätsklinikum Erlangen. 

Der Raum beeinflusst die Skelettstärke

Die schädlichen Auswirkungen der Raumfahrt auf die Knochen können tiefgreifend sein und zu einer erheblichen Verschlechterung der Dichte, Festigkeit und Mikroarchitektur des Knochengewebes führen. Daher ist die Bestimmung des Ausmaßes der Knochenerholung nach einem längeren Raumflug von entscheidender Bedeutung, um die Risiken für die langfristige Skelettgesundheit von Astronauten zu verstehen. „Wenn Menschen drei Jahre am Stück im Weltraum sind, müssen wir auch die gesundheitlichen Risiken im Auge behalten“, sagt Liphardt. „Dies gilt bereits heute für Missionen, bei denen Astronauten in der Regel nicht länger als sechs Monate der Schwerelosigkeit ausgesetzt sind.“

Das Forschungsteam untersuchte die Knochenstärke, -dichte und -mikroarchitektur bei siebzehn Astronauten (durchschnittlich 47 Jahre alt) vor dem Weltraumflug, nach der Rückkehr zur Erde und nach 6- und 12-monatiger Genesung. Zwölf Monate nach dem Flug verringerten sich die durchschnittliche Knochenstärke des Schienbeins, die Knochenmineraldichte und das Knochenvolumen deutlich. Und je länger die Mission dauert, desto größer ist der Effekt auf die Genesung. Astronauten auf längeren Missionen (> 6 Monate) hatten beispielsweise eine noch schlechtere Knochenregeneration. Insgesamt hatten neun von 17 Astronauten die gesamte Knochenmineraldichte des Schienbeins nach 12 Monaten nicht vollständig wiederhergestellt. Es gab auch einen Zusammenhang zwischen Heilung und Knochenzellumsatz. Astronauten mit unvollständiger Genesung wiesen höhere Biomarker für den Knochenumsatz auf als Astronauten, deren Knochen sich erholten.

Die Studie legt nahe, dass die unvollständige Wiederherstellung der Knochenstärke, -dichte und der trabekulären Mikroarchitektur am tragenden Schienbein mit einem zehnjährigen oder längeren altersbedingten Knochenverlust auf der Erde einhergeht. „Wir konnten nachweisen, dass die Regeneration umso schwieriger ist, je länger die Astronauten im Weltraum waren“, sagt Liphardt. „Knochenumsatz ist der Prozess, bei dem Zellen abgebaut werden und sich neue bilden“, erklärt Liphardt. „Menschen mit einem höheren Aktivitätsniveau haben einen höheren Knochenumsatz, und die Herausforderung besteht darin, dieses Aktivitätsniveau während Missionen im Weltraum aufrechtzuerhalten.“

 eine unvollständige Wiederherstellung der Knochenstärke, -dichte und der trabekulären Mikroarchitektur am tragenden Schienbein entspricht einem zehnjährigen oder längeren altersbedingten Knochenverlust auf der Erde

Anti-Aging-Maßnahmen im Weltraum

Sofern sich die Gegenmaßnahmen nicht verbessern, kann sich die unvollständige Wiederherstellung der Knochenstruktur und Kraft mit zunehmender Einsatzdauer verschlechtern. „Eine besondere Herausforderung ist die Entwicklung neuer Sportgeräte, die unter Schwerelosigkeitsbedingungen funktionieren und nicht viel Platz beanspruchen. Die NASA verwendet bereits Bisphosphonate, aber wir wissen noch nicht genug darüber, wie sie genau in der Schwerelosigkeit wirken.“ 

Zukünftige Arbeiten sind erforderlich, um die Zeitlichkeit des Knochenverlusts im Weltraum zu klären und Gegenmaßnahmen zur Eindämmung des Knochenverlusts auf Langzeitflügen zu optimieren. „Wir empfehlen, die Kombination von medizinischer Therapie und körperlicher Betätigung weiter systematisch zu erforschen“, sagt Liphardt. Bis dahin scheinen erhöhte Biomarker des Knochenumsatzes Astronauten zu identifizieren, bei denen das größte Risiko eines irreversiblen Knochenverlusts besteht; Daher können diese Personen am meisten von verbesserten Präventionsmaßnahmen profitieren.

E = (nmn)c2

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass der unmittelbare Vorläufer von Nicotinamidadenindinukleotid (NAD+), Nicotinamidmononukleotid (NMN), die Gesundheit des Knochengewebes bei Nagetieren wie Mäusen und Ratten wiederherstellt. Untersuchungen haben gezeigt, dass NMN eine Rolle bei der Unterstützung der Gesundheit von Knochenstammzellen bei älteren Menschen spielen kann. In Menschen, NMN ist notwendig, damit Knochenstammzellen zu knochenproduzierenden Zellen heranreifen sogenannte Osteoblasten. Die Verbesserung der NMN-Synthese beschleunigt die Reifung der Knochenstammzellen, produziert mehr Osteoblasten und fördert die Knochenbildung, wohingegen die Blockierung der NMN-Synthese die Reparatur von Knochenbrüchen bei Mäusen beeinträchtigt, indem sie die Entwicklung von Knochenstammzellen zu knochenproduzierenden Zellen hemmt.

Das haben Liu und Kollegen von der Tianjin Medical University gezeigt NMN erneuert die Regulierung der Genaktivität in Knochenmarksstammzellen alter Patienten. Dieses Zusammentreffen von Daten könnte jemanden dazu veranlassen, den Schritt zu wagen und sich mit dem therapeutischen Potenzial von NMN bei der Knochenregeneration bei Astronauten zu befassen.



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