Der Aufenthalt in der Schwerelosigkeit bringt einiges im menschlichen Körper durcheinander. So leiden viele Raumfahrer auch noch Monate nach ihrer Arbeit im All unter Knochenabbau. Doch dem kann entgegengewirkt werden.

Der Knochenabbau während eines längeren Weltraumaufenthalts ist bei vielen Astronauten auch ein Jahr nach dem Rückflug noch nicht wieder ausgeglichen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, für die die Eigenschaften der Beinknochen von 17 Astronauten gemessen wurden. Bestimmte Sportübungen können dem Knochenabbau jedoch entgegenwirken, schreibt eine Forschergruppe um Leigh Gabel und Steven Boyd von der University of Calgary im Fachjournal "Scientific Reports". Die Erkenntnisse seien wichtig für längere Weltraummissionen, etwa einen Flug zum Mars.

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Auffällig war für die Wissenschaftler zunächst einmal, dass es große individuelle Unterschiede zwischen den untersuchten Astronauten gab. "Wir haben Astronauten gesehen, die nach der Rückkehr aus dem Weltraum aufgrund von Schwäche und Gleichgewichtsstörungen Probleme beim Gehen hatten, und andere, die fröhlich mit ihrem Fahrrad auf dem Campus des Johnson Space Center unterwegs waren, um uns zu einem Studienbesuch zu treffen", wird Boyd in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. Die Forscher versuchten in ihrer Studie, Gründe für diese Unterschiede zu finden.

Messungen an 17 Astronauten-Schienbeinen

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Die 17 untersuchten Astronauten, darunter drei Frauen, waren bei ihrem Abflug im Durchschnitt 47 Jahre alt und vier bis sieben Monate im All. Sie kamen aus Nordamerika, Europa und Asien. Die Messungen am Schienbein fanden vor dem Hinflug, unmittelbar nach der Rückkehr auf die Erde sowie sechs und zwölf Monate nach der Rückkehr statt. Dabei verwendeten Boyd und Kollegen erstmals bei einer Astronautenstudie die hochauflösende periphere quantitative Computertomografie (HR-pQCT). Diese bildgebende Technologie hat eine Auflösung von 61 Mikrometern (Tausendstel Millimetern) und macht es möglich, bei Messungen verschiedene Knochenstrukturen zu unterscheiden.

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Das nutzten die Forscher, um erstmals Veränderungen der Knochenbälkchen im Knocheninneren zu untersuchen. Die Knochenbälkchen, in der Fachsprache auch als Trabekeln bezeichnet, gehören zu einer schwammartigen Struktur, die von Knochenmark umgeben ist. Die Messungen zeigten, dass die Veränderungen in hohem Maße von der Dauer des Weltraumaufenthalts abhängig waren: Bei Astronauten, die sechs Monate oder länger im All waren, war die Knochenmineraldichte der Knochenbälkchen nach zwölf Monaten im Durchschnitt noch 2,6 Prozent geringer als vor dem Abflug, bei den anderen Astronauten nur 0,9 Prozent.

Je länger im All, umso geringer die Knochendichte

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"Wir fanden heraus, dass sich die gewichtstragenden Knochen bei den meisten Astronauten ein Jahr nach dem Weltraumflug nur teilweise erholten", sagt Gabel. Der permanente Knochenverlust durch den Weltraumflug sei etwa so groß wie der altersbedingte Knochenverlust auf der Erde in einem Jahrzehnt. Auch aus anderen Messdaten ist ersichtlich, dass der Knochenabbau umso größer ist, je länger die Menschen der Schwerelosigkeit ausgesetzt waren.

Doch die Studienautoren machen auch Hoffnung: Diejenigen Astronauten, die ihre Beine im All regelmäßig einer großen Kraft entgegengestemmt hatten, hatten nach zwölf Monaten ihre Knochenmineraldichte im Schienbein vollständig wiedererlangt. In diesem Fall war die entscheidende Übung das sogenannte Kreuzheben, das eine Art von Gewichtheben ist.