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ISS
Blutgefäßzellen in Schwerelosigkeit
Redaktion / Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
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22. April 2016

Der menschliche Körper ist bei längeren Aufenthalten im All erheblichen Belastungen ausgesetzt. Dies betrifft nicht nur die Muskulatur, sondern auch das Herz-Kreislauf-System. Magdeburger Wissenschaftler erforschen zur Zeit auf der Internationalen Raumstation ISS wie sich Blutgefäßzellen in Schwerelosigkeit verhalten. Die Daten könnten auch für irdische Patienten von Bedeutung sein.

SPHEROIDS

Menschliche Endothelzellen werden in acht Experimentkammern der Schwerelosigkeit ausgesetzt. Auf dem Bild ist die SPHEROIDS-Hardware mit den Probenkammern zu erkennen. Foto: Universität Magdeburg  [Großansicht]

In dem vor zwei Wochen zur Internationalen Raumstation ISS gestarteten Dragon-Raumfrachter befand sich auch das deutsches Experiment SPHEROIDS. Mit dem Experiment, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert wird und mit einem "Ticket" der Europäischen Weltraumorganisation ESA zur ISS fliegt, wollen Wissenschaftler der Universität Magdeburg die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf menschliche Blutgefäßzellen (Endothelzellen) untersuchen.

Diese Zellen bilden die innerste Schicht der menschlichen Blutgefäße. Sie kleiden jedes unserer Blutgefäße aus, steuern ganz wesentlich die Funktionsfähigkeit unserer Gefäßwände und spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Blutdrucks, beim Wachstum von Muskelzellen sowie bei Gerinnungs- und Entzündungsprozessen.

"Bei SPHEROIDS geht es in erster Linie darum, herauszufinden, wie Endothelzellen ohne Schwerkraft wachsen und sich zu komplexeren Strukturen und Geweben, sogenannten dreidimensionalen Sphäroiden, entwickeln. Dahinter stehen grundsätzliche medizinische Fragen, etwa nach der genetischen Programmierung dieser Zellen und den Schlüsselmolekülen solcher Entwicklungsprozesse im menschlichen Körper", erklärt Dr. Markus Braun, SPHEROIDS-Projektleiter im DLR Raumfahrtmanagement in Bonn.

Langzeitaufenthalte im Weltraum sind nämlich eine Herausforderung für die Skelettmuskulatur, das Immunsystem und das Herz-Kreislaufsystem von Astronauten. Die gesundheitlichen Probleme, die nach längeren Phasen in der Schwerelosigkeit auftreten können, entstehen unter anderem durch Veränderungen der Endothelzellen. "Wenn es uns gelingt, die Mechanismen und die Funktion der Endothelzellen unter Mikrogravitation zu verstehen sowie die Wachstumsprozesse dieser Zellen zu bestimmen, wäre das ein großer Erfolg", verdeutlicht Daniela Grimm, Professorin für Gravitationsbiologie und Translationale Regenerative Medizin der Universität Magdeburg, und ergänzt: "Mithilfe dieser Erkenntnisse könnten Mediziner völlig neue Behandlungsmöglichkeiten für Kreislauferkrankungen entwickeln."

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Die Forscher hoffen, mit den Resultaten aus dem SPHEROIDS-Experiment kleinste Blutgefäße im Reagenzglas züchten zu können. Diese winzigen Adern könnten für Transplantationen eingesetzt werden. "Auch Tests mit pharmazeutischen Substanzen wären damit möglich, wodurch die Zahl der Tierversuche gesenkt werden könnte", sagt Grimm.

Während des zweitägigen Fluges der Dragon-Kapsel zur ISS befanden sich die Endothelzellen in acht Experimentkammern. Auf der Raumstation angekommen, wurden die Kammern von den Astronauten in einen Inkubator im europäischen Columbus-Forschungslabor eingesetzt. Rund eine Woche lang wuchsen und vermehrten sich die Zellen dann in Schwerelosigkeit. Ein Teil der Zellen wurde am siebten Tag automatisch chemisch fixiert. Ein anderer Teil wurde mit einer Nährlösung versorgt und darf für weitere sieben Tage auf der ISS wachsen, bevor auch diese Zellen fixiert werden.

Diese Prozedur stellt sicher, dass sich die Präparate bis zum Zeitpunkt der Untersuchung im Labor der Universität Magdeburg nicht mehr verändern können. Bei ähnlichen Versuchen konnten bereits innerhalb sehr kurzer Zeit erste 3D-Strukturen beobachtet werden. Schon nach wenigen Tagen hatten sich die ersten winzigen Sphäroide - kugelförmige Zellhaufen - mit einem Umfang von etwa 0,3 Millimetern gebildet. Nach fünf Tagen hatte ein Großteil der Proben Sphäroide geformt - einige der Präparate wuchsen sogar zu aderähnlichen Strukturen heran.

Nach rund 30 Tagen im All treten die Endothelzellen gekühlt ihre Rückreise in der Dragon-Kapsel an und werden ins Heimatlabor nach Magdeburg zurückgebracht, wo die molekulare und biochemische Untersuchung beginnt. Die Dragon-Raumfrachter bieten die Möglichkeit Experimente auch wieder zur Erde zurückzubringen, da sie - anders als etwa die russischen Progress-Kapseln oder die Cygnus-Raumfrachter - nicht in der Erdatmosphäre verglühen, sondern vor der amerikanischen Westküste im Pazifik wassern.

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Forschung an Blutgefäßzellen auf der ISS. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
ISS: Miesmuschel-Experiment hat begonnen - 24. März 2015
ISS: Sylter Muschelzellen im Weltall - 12. Januar 2015
ISS: Immunsystem von Astronauten im Visier - 22. April 2014
ISS - die astronews.com Berichterstattung über die Internationale Raumstation
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