Leben im Weltall: Veränderte Genexpression führt zu größerem oxidativen Stress

Neueste Studien an Mäusen, in denen die schädlichen Auswirkungen von Aufenthalten im Weltraum untersucht wurden, zeigen, dass die Genexpression im Zusammenhang mit dem Leberstoffwechsel als Reaktion auf die Weltraumumgebung verändert wird.

Diese Erkenntnisse könnten laut den Autorinnen und Autoren dabei helfen, diese Veränderungen durch eine Nahrungsergänzung während der Raumfahrt auszugleichen.

Wie andere Bewohner dieses Planeten haben sich auch Menschen für das Leben auf der Erde entwickelt, nicht für das Leben im Weltraum oder anderswo. Null- oder Mikrogravitation, hohe Strahlungswerte. Bei der Raumfahrt ist der menschliche Körper einer ihm nicht zuträglichen Umgebung ausgesetzt. Die Leber ist mehr als jedes andere Organ von der Raumfahrt betroffen – ihre entscheidende Rolle bei der Neutralisierung von Schadstoffen im Körper bedeutet, dass ein Aufenthalt im Weltall sehr große Anforderungen an das Organ stellt.

„Umweltstressoren wie hohe Strahlung und Mikrogravitation induzieren einen Zustand von oxidativem Stress“, erklärt Prof. Iwao Ohtsu von der Fakultät für Lebens- und Umweltforschung an der Universität Tsukuba (Japan), einer der Studienautoren. „Um mit reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen zurechtzukommen, nutzt die Leber ihre begrenzten Ressourcen, also antioxidative schwefelhaltige Verbindungen.“ Das Forschungsteam führte auf der Internationalen Raumstation Experimente durch, um die Genexpressionsniveaus in der Leber von Mäusen zu vergleichen. Einige der Tiere waren auf der Raumstation Schwerelosigkeit ausgesetzt, andere wurden dort in Zentrifugenkäfigen mit einer induzierten erdähnlichen Schwerkraft konfrontiert. Zudem gab es eine Kontrollgruppe von Mäusen, die auf der Erde blieben.

Die Mäuse, die in den Weltraum und zurück reisten, wiesen eine geringere antioxidative Kapazität auf, weil ihr Körper weniger schwefelhaltige Verbindungen aufwies (z.B. Ergothionein, Cystein Glutathion). Diese spielen eine Rolle für den Schutz von Zellen, indem sie reaktive Sauerstoffverbindungen reduzieren, was eine Schädigung durch freie Radikale mindert. Insgesamt waren in den Lebern dieser Mäuse viele Indikatoren für oxidativen Stress erkennbar. Darüber hinaus wurde bei Mäusen, die Weltraumbedingungen ausgesetzt gewesen waren, eine stärkere Expression von Genen im Zusammenhang mit oxidativem Stress und Schwefelstoffwechselwegen (die den Gehalt an schwefelhaltigen antioxidativen Verbindungen abbauen) festgestellt.

Einige Effekte traten den Forschenden zufolge jedoch nur bei Mäusen auf, die der Schwerelosigkeit ausgesetzt waren. „Daher konnten wir feststellen, dass einigen Aspekten des veränderten Leberstoffwechsels durch die Einwirkung der künstlichen Schwerkraft entgegengewirkt wird, während die durch andere Umwelteinflüsse verursachten Aspekte mit alternativen Lösungen behandelt werden könnten, wie beispielsweise eine Nahrungsergänzung für Astronauten“, erklärt Ohtsu.

In dieser Studie konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler somit nicht nur Faktoren identifizieren, die die Wahrscheinlichkeit von Leberschäden erhöhen können. Indem sie die Rolle bestimmter Stoffwechselwege klären konnten, zeigen die Forschenden auch das Potenzial bereits existierender Medikamente oder Nahrungsergänzungsmittel auf, die eingesetzt werden können, um solche Schädigungen der Leber zu vermeiden oder zu behandeln.