Stress im Weltraum - Atemanalyse gibt Auskunft
Schon seit den 70er Jahren ist bekannt, dass der Aufenthalt im All das Immunsystem der Raumfahrer schwächt. Stress, unter anderem durch die fehlende Schwerkraft, spielt dabei eine wichtige Rolle. Die Europäische Raumfahrtagentur ESA hat deshalb vor zwei Jahren ein internationales Beraterteam zusammengerufen, das sich mit den Auswirkungen von Stress auf das Immunsystem beschäftigt. Eine Schlüsselfunktion spielt dabei die Atemluftanalyse. Sie soll in Zukunft helfen, Veränderungen des Immunsystems rechtzeitig zu erkennen. Schnelle, nicht-invasive Überwachungssysteme des Gesundheitszustands könnten eine der Voraussetzungen sein, auch sehr ausgedehnte Langzeitaufenthalte im All oder gar eine Mars-Mission zu realisieren.
Die Tiroler Firma V & F medical development GmbH in Absam entwickelt Atemluft-Analysegeräte für medizinische Zwecke. Sie ist Mitglied im ESA Topical Team „Stress Challenges and Immunity in Space", und war Gastgeber eines Treffens der internationalen Teammitglieder. Das Team wird von Privatdozent Dr. Alexander Choukèr von der Ludwig-Maximilians-Universität München geleitet. Die Kooperation europäischer ESA-Partner mit V & F war im Zuge des von der CEMIT Center of Excellence in Medicine and IT gemanagten Forschungsnetzwerks KMT (Kompetenzzentrum Medizin Tirol) begonnen worden und läuft seither erfolgreich weiter.
Bei vielen Stoffwechselvorgängen im Körper entstehen kleine, flüchtige organische und anorganische Substanzen, die durch die Blutgefäßwände der Lunge hindurch treten und in die Ausatemluft gelangen. Schon Hippocrates wusste, dass Krankheiten am Atem erkennbar sind. Beispielsweise werden heute bereits Helicobacter-Infektionen mit einem Atemtest nachgewiesen.
Technisch kommt bei V&F die massenspektrometrische Gasanalyse zum Einsatz. Sie ermöglicht es, chemische Substanzen anhand ihres Verhältnissen von Masse zu Ladung eindeutig nachzuweisen und ihre Menge zu bestimmen. Die von V & F entwickelten massenspektrometrischen Analysegeräte werden eingesetzt, um Biomarker für Krankheiten in der Atemluft zu entdecken, oder - in diesem Fall - Biomarker für Stress zu finden.
Eine Möglichkeit, bestimmte Verhältnisse im All auf der Erde zu simulieren, bieten sogenannte Parabelflüge. Dabei fliegt ein Linienflugzeug unter hoher Geschwindigkeit an, steigt im 45 Grad Winkel steil nach oben, drosselt dann die Beschleunigung, beschreibt eine typische Parabel-Wurfkurve, geht in den steilen Sinkflug über und bremst dann ab. Auf der Kuppe der Parabel-Kurve herrscht für etwa 20 Sekunden Schwerelosigkeit im Flugzeug. Vor und nach dieser Zeit werden Atem- und Blutproben der Probanden genommen, um darin Biomarker für Stress zu finden. Diese Parabelkurven werden dreißigmal wiederholt.
Derzeit werden die Ergebnisse der Atemluftproben von V&F gemeinsam mit Bioinformatikern der Privaten Health & Life Sciences Universität UMIT in Hall und Anästhesisten des Klinikums der Universität München ausgewertet. Es konnten mehrere potentielle Stress-Biomarker im Atem der Probanden ausfindig gemacht werden. Dr. Siegfried Praun, Geschäftsführer von V & F medical development GmbH, weist darauf hin, dass die Erkenntnisse aus dieser Forschung durchaus nicht nur Raumfahrern zugute kommen. So habe ihr Team - gefördert auch durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) - bei einer früheren Parabelflug-Kampagne bereits einen Stress-Biomarker entdeckt, der mittlerweile beim Routine-Monitoring schwer lungenkranker Intensivpatienten im Einsatz sei.
Praun leitet auch ein Forschungsprojekt in Oncotyrol Center for Personalized Cancer Medicine in Innsbruck, das ebenfalls von CEMIT gemanagt wird. In diesem Projekt geht es darum, Biomarker zur Krebsfrüherkennung in Atemluft und im Gasüberstand von Patientenproben und Zellkulturen nachzuweisen. Dabei werden unter anderem aggressive, schnell wachsende Prostatakrebszellen mit gutartigen Zellen verglichen.
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