SANS: Die Augen von Astronauten werden bei langen Weltraummissionen schwächer

Die geringe Mikrogravitation im Weltraum führt nach sechs bis zwölf Monaten an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) zu erheblichen Veränderungen der Augen und der Sehkraft der Astronauten.

Zu diesem Ergebnis kam eine Studie von Santiago Costantino von der Université de Montréal (UdeM), Montréal, Kanada, die in der Fachzeitschrift „Journal of Engineering in Medicine and Biology“ veröffentlicht wurde. Dieser Untersuchung zufolge sind Mindestens 70 Prozent der Astronauten auf der ISS von einem weltraumassoziierten neuro-okularen Syndrom (SANS) betroffen.

In der von Costantino geleiteten Biophotonik-Forschungseinheit am Maisonneuve-Rosemont-Krankenhaus der UdeM stellte er eine Gruppe von Forschern zusammen, um die biomechanischen Veränderungen zu ermitteln, die für diese Störung verantwortlich sind. Die Wissenschaftler analysierten die vom kanadischen Team der NASA gesammelten Daten von 13 Astronauten, die zwischen 157 und 186 Tagen auf der ISS verbracht hatten. Die Probanden waren im Durchschnitt 48 Jahre alt und stammten von den amerikanischen, europäischen, japanischen und kanadischen Raumfahrtagenturen; 31 Prozent waren Frauen; acht waren auf ihrer ersten Mission.

Drei Parameter beteiligt

Die Forscher verglichen drei Augenparameter vor und nach den Weltraummissionen der Astronauten: Augensteifigkeit, Augeninnendruck und Augenpulsamplitude. Sie maßen die Augensteifigkeit mit Hilfe der optischen Kohärenztomographie mit einem speziellen Videomodul, um die Qualität der Bilder der Aderhaut zu verbessern. Die beiden anderen Parameter, der intraokulare Druck und die okulare Pulsamplitude, wurden mit Hilfe der Tonometrie gemessen.

Die Studie ergab signifikante Veränderungen der biomechanischen Eigenschaften der Augen der Astronauten: eine Abnahme der Augensteifigkeit (33 %), des intraokularen Drucks (11 %) und der okulären Pulsamplitude (25 %). Diese Veränderungen gingen mit Symptomen wie einer verringerten Augengröße, einem veränderten Blickfeld und in einigen Fällen mit einem Sehnervenödem und Netzhautfalten einher. Die Forscher stellten außerdem fest, dass fünf Astronauten eine Aderhautdicke von mehr als 400 Mikrometern aufwiesen, die nicht mit Alter, Geschlecht oder früherer Weltraumerfahrung korreliert war.

„Die Schwerelosigkeit verändert die Verteilung des Blutes im Körper, indem sie den Blutfluss zum Kopf erhöht und die venöse Zirkulation im Auge verlangsamt“, erklärt Costantino. „Das ist wahrscheinlich die Ursache für die Ausdehnung der Aderhaut, der Gefäßschicht, die die Netzhaut versorgt.“

Langanhaltende Veränderungen

Den Forschern zufolge könnte die Ausdehnung der Aderhaut in der Schwerelosigkeit das Kollagen in der Sklera, der weißen äußeren Schicht des Auges, dehnen und so die mechanischen Eigenschaften des Auges nachhaltig verändern. Zudem glauben sie, dass die Blutpulsationen in der Schwerelosigkeit einen Wasserhammereffekt hervorrufen können. Bei diesem würden die plötzlichen Änderungen des Blutflussdrucks einen mechanischen Schock für das Auge bedeuten, der zu einem erheblichen Gewebeumbau führe.

Augen kehren zur Normalität zurück

Die Wissenschaftler versichern jedoch, dass diese Augenveränderungen im Allgemeinen kein Grund zur Besorgnis sind, wenn die Weltraummission sechs bis zwölf Monate dauert. Obwohl 80 Prozent der untersuchten Astronauten mindestens ein Symptom entwickelten, normalisierten sich ihre Augen nach der Rückkehr zur Erde wieder. In den meisten Fällen reichte das Tragen einer Korrektionsbrille aus, um die an Bord der ISS entwickelten Symptome zu korrigieren.

Die Forschungsgemeinschaft und die internationalen Raumfahrtbehörden sind jedoch vorsichtig, was die Folgen längerer Missionen, wie zum Beispiel eines Flugs zum Mars, angeht. Die Auswirkungen einer längeren Exposition gegenüber der Schwerelosigkeit auf die Augengesundheit sind nach wie vor unbekannt, und es gibt derzeit keine vorbeugenden oder lindernden Maßnahmen.

Das Forscherteam von Maisonneuve-Rosemont wartet auf weitere Daten von der NASA, um seine Untersuchungen fortzusetzen. „Die beobachteten Veränderungen in den mechanischen Eigenschaften des Auges könnten als Biomarker für die Vorhersage der Entwicklung von SANS (spaceflight-associated neuro-ocular syndrome) dienen“, so Costantino. „Dies würde helfen, gefährdete Astronauten zu identifizieren, bevor sie bei Langzeitmissionen ernsthafte Augenprobleme entwickeln.“

Die Studie wurde im Rahmen des SANSORi-Experiments durchgeführt, das von der kanadischen Weltraumbehörde finanziert wird.