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12.8: Auswirkungen des Weltraums - Biologie

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In Räuber-Beute-Systemen, insbesondere in beengten Gebieten, neigt der Räuber dazu, die gesamte Beute zu fangen und dann zu verhungern, sodass die Systeme „abstürzen“. Aber über weite Gebiete ist es denkbar, dass ein Raubtier seine Beute in einem Gebiet komplett auslöschen kann und nicht aussterben kann, weil es einfach in ein anderes Gebiet ziehen kann, wo die Beute noch existiert. Die Beute kann dann das Gebiet wieder bevölkern, von dem sie aufgebraucht wurde.

Stellen Sie sich eine Reihe von miteinander verbundenen Zellen vor, in denen Räuber und Beute mit einigen Einschränkungen zwischen benachbarten Zellen wandern können. Auch wenn das System lokal instabil sein und in einzelnen Zellen abstürzen kann, könnte das gesamte System über alle Zellen hinweg stabil sein und auf unbestimmte Zeit bestehen bleiben.

In den 1930er Jahren führte der russische Ökologe Gause eine sehr berühmte Reihe früher Experimente zur Konkurrenz zwischen Protozoen durch, untersuchte aber auch die Prädation von Didinium An Paramezium. Die Populationen, die er aufstellte, brachen gewöhnlich zusammen und starben aus, wobei die Didinium alle Paramecia fraßen und dann ohne Nahrung wiederfanden. Wenn er der Beute des Paramecium jedoch Verstecke machte, könnten die Systeme viele Zyklen lang bestehen bleiben.

In den 1960er Jahren bemerkte Krebs, dass Populationen von eingezäunten Mäusen, selbst solche mit einem vollen halben Hektar innerhalb des Zauns, abstürzen und verschwinden würden, nachdem sie ihren Lebensraum stark überweidet hatten. Aber in Gebieten, in denen sie sich ausbreiten durften, blieben die Populationen bestehen.

Huffaker führte auch in den 1960er Jahren umfangreiche Experimente mit Milben und Orangen durch. Eine einzige Milbenpopulation auf einer einzigen Orange würde zusammenbrechen und die gesamte Population würde verschwinden. Durch die Verwendung mehrerer Orangen mit begrenzten Migrationswegen zwischen ihnen konnte das System jedoch über viele Generationen bestehen.

Und in den 1970er Jahren hat Lukinbill ähnliche Arbeiten mit Protozoen in Wasserwannen durchgeführt – immer größere Wannen mit Miniatur-Räuber-Beute-Systemen. Er stellte fest, dass das System umso länger bestand, je größer die Wanne war.

Der Punkt, an den man sich hier erinnern sollte, ist, dass das bloße Vorhandensein einer räumlichen Struktur in der einen oder anderen Form einem Räuber-Beute-System ermöglichen kann, zu bestehen. Der Hauptgrund ist einfach, dass Arten in einigen Gebieten aussterben können, während andere Gebiete ständig neu besiedelt werden, wobei immer eine Population aufrechterhalten wird, die lokal ein- und ausblinkt, aber global fortbesteht.


NASA-Zuschuss zur Untersuchung der Auswirkungen der bemannten Raumfahrt

Mit einem dreijährigen Stipendium der NASA ausgestattet (wenn auch noch nicht für den Kosmos), wird der Genetiker des Weill Cornell Medical College die Biologie der einzigen eineiigen Zwillinge untersuchen, die jemals die Erdatmosphäre verlassen haben, und ihre genetischen Eigenschaften durchkämmen identische DNA und RNA, um zu sehen, ob die menschliche Raumfahrt einen genetischen Fingerabdruck hinterlässt.

“Ich stelle oft fest, dass Sie am meisten über grundlegende Aspekte des menschlichen Genoms oder der Biologie lernen können, wenn Sie sich ansehen, wie es in Extremsituationen reagiert,”, sagte Dr. Mason, Assistenzprofessor für Physiologie und Biophysik an der HRH Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Al-Saud Institute for Computational Biomedicine und Assistenzprofessorin für Neurowissenschaften am Feil Family Brain and Mind Research Institute. “Dies ist eine der extremsten Situationen, die der Körper durchmachen kann.”

Die NASA wird den erfahrenen Astronauten Scott Kelly nächsten März für eine einjährige Mission zur Internationalen Raumstation schicken, während sein Bruder, der pensionierte Astronaut Mark Kelly, auf der Erde bleibt. Um diese Gelegenheit zu nutzen, wählte die Weltraumbehörde ein Team von 10 leitenden Ermittlern aus und vergab insgesamt 1,5 Millionen US-Dollar, um die molekularen, physiologischen und psychologischen Auswirkungen von Menschen, die ins All schossen, zu untersuchen.

Die Brüder werden in verschiedenen Abständen vor, während und nach der Mission Blutproben geben. Dr. Mason und die Co-Forscher Dr. Ari Melnick von Weill Cornell und Dr. George Grills von der Cornell University werden dann diese Proben untersuchen, um zu sehen, wie sich DNA und RNA während der Raumfahrt verändern. Sie werden untersuchen, wie Gene auf Mikrogravitation reagieren und ob sich Genexpression und Verhalten im Weltraum ändern. Sie werden auch untersuchen, ob die Raumfahrt Veränderungen zwischen verschiedenen Zellen im Körper bewirkt, die neue Mutationen tragen – oder Veränderungen an DNA und RNA.

“Die bemannte Raumfahrt ist ein langer Traum für die Menschheit,” Dr. Mason, “und wenn wir zu diesem Ziel beitragen können, indem wir verstehen, wie der Körper auf molekularer Ebene reagiert, wird mich das sehr glücklich machen.“ 8221

Und er ist bereit, auf eine Rakete zu springen, wenn es der wissenschaftlichen Sache hilft.

“Die NASA hat nicht gesagt, ob sie mich ins All schicken müssen,” Dr. Mason kicherte. “Aber ich hoffe immer noch, dass sie mich brauchen, um bei der Blutentnahme in der Schwerelosigkeit zu helfen oder einen Null-G-Code zu schreiben.”


Biologische Wirkung ätherischer Öle – eine Übersicht

Seit dem Mittelalter werden ätherische Öle häufig für bakterizide, viruzide, fungizide, antiparasitäre, insektizide, medizinische und kosmetische Anwendungen verwendet, insbesondere heutzutage in der pharmazeutischen, sanitären, kosmetischen, landwirtschaftlichen und Lebensmittelindustrie. Aufgrund der Extraktionsweise, meist durch Destillation aus aromatischen Pflanzen, enthalten sie eine Vielzahl flüchtiger Moleküle wie Terpene und Terpenoide, von Phenol abgeleitete aromatische Komponenten und aliphatische Komponenten. In-vitro-physikalisch-chemische Assays charakterisieren die meisten von ihnen als Antioxidantien. Neuere Arbeiten zeigen jedoch, dass ätherische Öle in eukaryontischen Zellen als Prooxidantien wirken können, die die inneren Zellmembranen und Organellen wie Mitochondrien beeinflussen. Sie zeigen je nach Art und Konzentration zytotoxische Wirkungen auf lebende Zellen, sind aber in der Regel nicht genotoxisch. In einigen Fällen können durch ätherische Öle induzierte Veränderungen des intrazellulären Redoxpotentials und mitochondriale Dysfunktion mit ihrer Fähigkeit, antigenotoxische Wirkungen auszuüben, in Verbindung gebracht werden. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die gefundenen positiven Wirkungen ätherischer Öle zumindest teilweise auf prooxidative Wirkungen auf zellulärer Ebene zurückzuführen sind.


Neue Erkenntnisse zu den gesundheitlichen Auswirkungen von Langzeit-Raumflügen – 30 wissenschaftliche Arbeiten von mehr als 200 Forschern

Die historische NASA-Zwillingsstudie untersuchte die eineiigen Zwillings-Astronauten Scott und Mark Kelly und lieferte neue Informationen über die gesundheitlichen Auswirkungen von Zeit im Weltraum.

Die Professorin der Colorado State University, Susan Bailey, war eine von mehr als 80 Wissenschaftlern an 12 Universitäten, die an dem Lehrbuch-Experiment geforscht haben. Mark blieb auf der Erde, während Scott fast ein Jahr lang hoch oben umkreiste. Die massiven Bemühungen wurden vom Human Research Program der NASA koordiniert.

Bailey hat ihre NASA-Forschung fortgesetzt und schließt sich nun mehr als 200 Forschern aus Dutzenden von akademischen, staatlichen, Luft- und Raumfahrt- und Industriegruppen an, um am 25. November 2020 ein Paket von 30 wissenschaftlichen Artikeln in fünf Cell Press-Zeitschriften zu veröffentlichen.

Jared Luxton, der kürzlich an der CSU in Zell- und Molekularbiologie promoviert hat, ist Erstautor von zwei der Studien. Heute ist er Datenwissenschaftler beim US-Landwirtschaftsministerium in Fort Collins.

Die Forschung – einschließlich eines übergreifenden Papiers, das behandelt, was die Forscher über die grundlegenden Merkmale der Raumfahrt erfahren haben – stellt die größte Sammlung von Daten zu Weltraumbiologie und Gesundheitseffekten von Astronauten dar, die jemals produziert wurden.

Für Bailey ist es auch ein Meilenstein in ihrer langjährigen Zusammenarbeit mit der NASA, die ihre führende Rolle bei grundlegenden Strahlungsstudien und die Ehre umfasste, als Forscherin für die Zwillingsstudie und parallele Forschungsprojekte mit Astronauten ausgewählt zu werden. Während dieser Zeit promovierten mehrere Doktoranden in ihrem Labor unter ihrer Betreuung.

“Wir haben jetzt eine Grundlage, auf der wir aufbauen können – Dinge, auf die wir bei zukünftigen Astronauten achten müssen, einschließlich Änderungen der Telomerlänge und Reaktionen auf DNA-Schäden,” Bailey. “Unser Ziel ist es, eine bessere Vorstellung von den zugrunde liegenden Mechanismen zu bekommen, von dem, was während langer Raumfahrt im menschlichen Körper vor sich geht und wie es zwischen den Menschen variiert. Nicht jeder reagiert gleich. Das war eines der guten Dinge daran, die größere Kohorte von Astronauten in diesen Studien zu haben.”

Untersuchung der Chromosomenenden mit Auswirkungen auf das Altern

Bailey ist Experte für Telomere und strahlungsinduzierte DNA-Schäden, Forschungsgebiete, die zum Zeitpunkt der Veröffentlichung der Zwillingsstudie weltweit von großem Interesse waren. In dieser Studie fanden sie und ihr Team heraus, dass Scotts Telomere in seinen weißen Blutkörperchen im Weltraum länger wurden und anschließend wieder auf die normale Länge zurückkehrten, nachdem er wieder auf der Erde war.

Telomere sind schützende “caps” an den Enden der Chromosomen, die sich mit zunehmendem Alter verkürzen. Große Veränderungen der Telomerlänge könnten bedeuten, dass eine Person einem beschleunigten Altern oder den Krankheiten, die mit dem Älterwerden einhergehen, beispielsweise Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs, gefährdet ist.

In der neuesten Forschung untersuchten Bailey, Luxton, Senior Research Associate Lynn Taylor und das Team eine Gruppe von 10 unabhängigen Astronauten, darunter CSU-Alaun Dr. Kjell Lindgren, und verglichen die Ergebnisse mit den Ergebnissen der Kelly-Zwillinge. Die Forscher hatten nicht für alle Besatzungsmitglieder Zugang zu Blut- und anderen Proben während des Fluges, aber Bailey sagte, sie hätten Blutproben vor und nach dem Weltraumflug für alle.

An den Untersuchungen waren Astronauten beteiligt, die etwa sechs Monate auf der Internationalen Raumstation ISS im erdnahen Orbit verbrachten, die vor etwas Weltraumstrahlung geschützt ist. Trotz des Schutzes fanden Wissenschaftler Hinweise auf DNA-Schäden, die Warnzeichen für potenzielle gesundheitliche Auswirkungen sein könnten.

Neuentdeckung von oxidativem Stress

Unter den neuen Erkenntnissen fand das Forschungsteam heraus, dass chronischer oxidativer Stress während der Raumfahrt zu der beobachteten Telomerverlängerung beitrug. Sie fanden auch heraus, dass Astronauten nach der Raumfahrt im Allgemeinen kürzere Telomere hatten als zuvor. Das Team beobachtete auch individuelle Unterschiede in den Antworten.

Um mehr über diese Ergebnisse zu erfahren, untersuchte Baileys Team auch Zwillingsbergsteiger, die den Mt. Everest, eine extreme Umgebung auf der Erde, bestiegen haben. Die nicht kletternden Zwillinge blieben in niedrigerer Höhe, auch in Boulder, Colorado. Bemerkenswerterweise fand das Team ähnliche Hinweise auf oxidativen Stress und Veränderungen der Telomerlänge bei den Kletterern.

Christopher Mason, außerordentlicher Professor bei Weill Cornell Medicine und Co-Autor von Bailey, führte Genexpressionsanalysen an den Mt. Everest-Kletterern durch. Er fand Beweise für einen Telomerase-unabhängigen, rekombinationsbasierten Weg zur Erhaltung der Telomerlänge, von dem bekannt ist, dass er zu längeren Telomeren führt.

Bailey sagte, dass wenn chronischer oxidativer Stress auftritt, er die Telomere schädigt.

"Normale Blutkörperchen sterben und versuchen zu überleben", sagte sie. “Sie passen sich an ihre neue Umgebung an. Einige Zellen aktivieren einen alternativen Weg, um ihre Telomere am Laufen zu halten. Es ist ähnlich wie bei einigen Tumoren. Einige der Zellen entstehen aus diesem Prozess. Das ist es, was wir glauben, auch während der Raumfahrt zu sehen.”

Luxton sagte, der oben beschriebene Mechanismus – bekannt als alternative Verlängerung der Telomere oder ALT – sei ein unerwarteter Befund.

"Das sieht man normalerweise bei Krebs oder sich entwickelnden Embryonen", sagte er.

Kümmere dich um deine Telomere

Ähnlich wie bei den Schlussfolgerungen der Zwillingsstudie sagte Bailey, dass die neuen Ergebnisse Auswirkungen auf zukünftige Weltraumreisende haben, die eine Basis auf dem Mond errichten oder zum Mars reisen, oder sogar als Weltraumtourist. Langfristige Erkundungsmissionen erfordern mehr Zeit und Entfernungen außerhalb des Schutzes der Erde.

Obwohl längere Telomere im Weltraum gut erscheinen mögen, vielleicht sogar ein “Jungbrunnen”, vermutet die Wissenschaftlerin ein etwas anderes Ende der Geschichte.

“Die verlängerte Lebensdauer oder Unsterblichkeit von Zellen, die durch Weltraumstrahlung verursachte DNA-Schäden wie Chromosomeninversionen erlitten haben, ist ein Rezept für ein erhöhtes Krebsrisiko”, sagte sie.

Bailey sagte, sie und das Team hätten bei allen Besatzungsmitgliedern während und nach dem Weltraumflug eine erhöhte Häufigkeit von Inversionen beobachtet.

“Telomere spiegeln wirklich unseren Lebensstil wider – egal ob auf oder außerhalb des Planeten,”, sagte Bailey. “Unsere Entscheidungen beeinflussen, wie schnell oder wie gut wir altern. Es ist wichtig, sich um Ihre Telomere zu kümmern.”

Bailey ist leitender Autor von:

  • “Fundamental Biological Features of Spaceflight: Weiterentwicklung des Feldes zur Ermöglichung der Deep Space Exploration” veröffentlicht in Zelle.
  • “Temporal Telomere and DNA Damage Responses in the Space Radiation Environment,”, veröffentlicht in Zellenberichte.
  • “Telomere-Längendynamik und DNA-Schadensreaktionen im Zusammenhang mit Langzeit-Raumfahrt, die auch in veröffentlicht werden Zellenberichte.

Bailey und Luxton sind auch Co-Autoren von “Haplotype Diversity and Sequence Heterogeneity of Human Telomeres,”, veröffentlicht in Genomforschung.


NASA-Rakete zur Untersuchung der Auswirkungen flüchtiger Radiowellen im Weltraum

Die NASA startet eine suborbitale Höhenforschungsrakete, um zu untersuchen, wie Radiowellen, die aus der Ionosphäre der Erde austreten, Orbitalsatelliten beeinflussen können. Die VLF Trans-Ionosphärische Propagation Experiment Rocket (VIPER) soll am 26. Mai von der Wallops Island Flight Facility starten und messen, wie diese entweichenden Radiowellen mit Elektronen im Van-Allen-Gürtel interagieren.

Der Raum mag wie eine sehr große, leere . Nun, der Weltraum, aber wenn man ihn im elektromagnetischen Spektrum betrachtet, ist er mit allerlei Strahlung von der Sonne, den Planeten und sogar der Erde gefüllt. Die Wechselwirkung dieser Strahlung trägt zum sogenannten Weltraumwetter bei, und dies kann bei Geräten im Weltraum oder auf der Erdoberfläche allerlei Ärger verursachen.

Ein Beispiel dafür ist das Radio mit sehr niedriger Frequenz (VLF). Diese Funkwellen werden auf natürliche Weise durch Blitze erzeugt, aber sie werden auch als Kommunikationsmittel mit U-Booten verwendet, während diese untergetaucht sind. Tagsüber ist die als Ionosphäre bekannte Schicht der Erdatmosphäre dicht genug, um diese einzufangen, aber nachts ist die Ionosphäre weniger dicht und einige VLF-Wellen können austreten, indem sie den magnetischen Kraftlinien folgen.

Terrier-verbesserte Malemute Höhenforschungsrakete

Dies ist ein potenzielles Problem, da diese Wellen mit den Elektronen in den Van-Allen-Strahlungsgürteln, die unseren Planeten umgeben, wechselwirken können und in Höhen von 23.000 km bis 23.500 Meilen (37.800 km) starke Schwankungen energiereicher Elektronen erzeugen ist auch die Höhe, in der GPS und geosynchrone Satelliten umkreisen. Da VLF-Wellen und Elektronen wechselwirken, könnte dies zu Problemen für die Elektronik an Bord dieser Raumfahrzeuge führen, auf die wir für Kommunikation und Navigation angewiesen sind.

Um mehr darüber zu erfahren, soll die zweistufige Terrier-Rakete am Mittwoch um 21:15 Uhr EDT von Wallops abheben. Es wird auf eine Höhe von 94 Meilen (151 km) steigen und Messungen im VLF-Bereich durchführen, bevor es irgendwo in den Atlantik spritzt, obwohl es nicht geborgen wird.

In der Zwischenzeit werden Bodenstationen in Maine, North Carolina, Georgia, Colorado, Virginia und anderswo ihre eigenen Messungen zum Vergleich durchführen. Die Hoffnung ist, dass die neuen Daten dazu beitragen, bestehende Modelle der elektromagnetischen Felder und der Ionosphäre zu validieren.
Die Mission wird ab 20:55 Uhr EDT live von der Wallops IBM-Videoseite übertragen.

„Es war überraschend festzustellen, dass zwar viele bodengestützte und orbitale Beobachtungen der VLF-Absorption/-Reflexionen/-Transmission gemacht wurden, es jedoch keine Messungen direkt in der Region gab, in der die ganze Aktion stattfindet“, sagt Dr. John Bonnell, der Hauptforscher des Projekts von der University of California, Berkeley. "Obwohl wir gute Modelle dafür haben, was in solchen Regionen zu erwarten ist, sind tatsächliche Messungen der Schlüssel, um die Details dieser Modelle zu bestimmen und die Instrumente zu entwickeln, die für die Erkundung anspruchsvollerer Regionen erforderlich sind."


Auswirkungen von Raumfahrt und IGF-1 auf die Immunfunktion

Wir testeten die Hypothese, dass insulinähnlicher Wachstumsfaktor-1 (IGF-1) die raumfluginduzierten Auswirkungen auf das Immunsystem verbessern würde. Zwölf männliche Sprague-Dawley-Ratten, denen chirurgisch mit osmotischen Minipumpen implantiert worden war, wurden 10 Tage lang auf STS-77 einem Weltraumflug unterzogen. Sechs Ratten erhielten 10 mg/kg/Tag IGF-1 und 6 Ratten erhielten Kochsalzlösung. Flugtiere hatten eine Lymphozytopenie und Granulozytose, die durch IGF-1 rückgängig gemacht wurden. Flugtiere hatten signifikant höhere Corticosteronspiegel als Bodenkontrollen, aber IGF-1 hatte keinen Einfluss auf dieses Stresshormon. Daher korrelierte die umgekehrte Granulozytose nicht mit Serumcorticosteron. Weltraumflug und IGF-1 kombinierten sich auch, um eine Monozytopenie zu induzieren, die bei Bodenkontrolltieren, die mit IGF-1 behandelt wurden, oder bei Tieren, die einem Weltraumflug unterzogen wurden, aber physiologische Kochsalzlösung verabreicht wurden, nicht offensichtlich war. Bei mit IGF-1 behandelten Vivarium-Tieren kam es zu einer signifikanten Zunahme des Milzgewichts, bei Flugtieren trat diese Veränderung jedoch nicht auf. Wir beobachteten eine reduzierte Agonisten-induzierte Lymphknotenzellproliferation durch Zellen von Flugtieren im Vergleich zu Bodenkontrollen. Die reduzierte Proliferation wurde durch die IGF-1-Behandlung nicht verstärkt. Es gab eine erhöhte Sekretion von TNF, IL-6 und NO durch Flugtier-Peritonealmakrophagen im Vergleich zu Vivarienkontrollen, jedoch wurde die O2(-)-Sekretion nicht beeinflusst. Diese Daten legen nahe, dass IGF-1 einige der Auswirkungen der Raumfahrt verbessern kann, dass die Raumfahrt jedoch auch die normale Reaktion auf IGF-1 beeinflussen kann. Grant-Nummern: NAGW-1197, NAGW-2328.


Einführung

Es ist bekannt, dass die Mikrogravitation in der Raumfahrt zahlreiche physiologische Systeme beeinflusst. Dazu gehören kardiovaskuläre Veränderungen, verminderte Knochenmineraldichte, Verlust des Muskeltonus, Adipogenese, Insulinresistenz, Seh- und Gleichgewichtsstörungen, veränderter Flüssigkeits- und Elektrolythaushalt und veränderte Nierenfunktion, um nur einige zu nennen 1 . Viele, wenn nicht alle normalen homöostatischen Prozesse, die sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Säugetieren auftreten, werden durch Gonadenhormone dramatisch beeinflusst. Tatsächlich wird das Fortpflanzungssystem oft als einer der besten Marker für die allgemeine Gesundheit und Fitness eines Tieres angesehen 2 . Allerdings ist die Forschung hinsichtlich der Auswirkungen der Raumfahrt auf das Fortpflanzungssystem und deren Folgen für die normale Physiologie begrenzt 3,4 .

Die ovariellen Steroidhormone Östrogen und Progesteron spielen eine bedeutende Rolle bei der Regulierung einer Vielzahl physiologischer Funktionen und unterliegen zyklischen Veränderungen, die auf der hypothalamischen/hypophysären Regulierung der ovariellen Follikulogenese beruhen 5 . Darüber hinaus kann die steroidogene Produktion der Eierstöcke durch Stress sowie andere interne homöostatische Prozesse dramatisch beeinflusst werden 6 . Bei zyklischen Nagetieren ist der Antrumfollikel das primäre steroidogene Gewebe innerhalb des Eierstocks, es sei denn, es findet eine Paarung statt, zu der der Gelbkörper zum Hauptproduzenten von Progesteron wird. Die wandförmigen Granulosazellen und die vaskularisierten Thekazellen innerhalb der antralen Ovarialfollikel sind für die enzymatische Umwandlung von Cholesterin in sein Endprodukt Östradiol verantwortlich. Neben der Steroidogenese erfüllen diese Follikelzellen auch die kritischen Aufgaben der Pflege der eingeschlossenen wachsenden Eizelle sowie der Erleichterung des Eisprungs oder der Austreibung der Eizelle und der anschließenden Bildung des ephemeren Corpus luteum. Zyklische und zeitliche Veränderungen in der Expression von steroidogenen Stoffwechselwegproteinen und anderen kritisch wichtigen Ovarialgenen, von denen bekannt ist, dass sie kritische Rollen bei der Ovulation, der Oozytenentwicklung und der Entwicklung und Funktion des Corpus luteum spielen, sind gut bekannt und können ausgewertet werden, um Informationen über die Ovarialfunktion bereitzustellen. Das Verständnis dieser molekularen Veränderungen ist entscheidend für die Aufklärung der weiblichen Fortpflanzungsgesundheit während und nach dem Weltraumflug.

Bisher waren die Studien zur Funktion und Fruchtbarkeit der Eierstöcke bei Mäusen, die während der NASA-Space-Shuttle-Flüge der Schwerelosigkeit ausgesetzt waren, von kurzer Dauer (<12 Tage). 7. In ähnlicher Weise waren trächtige weibliche Ratten, die mit Cosmos 1514 (1982), NASA-NIH Rodent (R)1 (STS-66 im Jahr 1994) und NASA-NIH R2 (STS-70 im Jahr 1995) geflogen wurden, von kurzer Dauer (4,5–11 Tage). ) und hatte lebende Tiere zurück 8,9,10 . Bemerkenswerterweise wurden bei den trächtigen Ratten keine Auswirkungen der Raumfahrt auf gesunde und atretische antrale Follikelpopulationen der Ovarien, fetale Verschwendung in utero, Plasmakonzentrationen von Progesteron und luteinisierendem Hormon (LH) oder Hypophysengehalt von follikelstimulierendem Hormon (FSH) festgestellt 8 . Die Raumfahrt erhöhte jedoch die Plasmakonzentrationen von FSH signifikant und verringerte den Hypophysengehalt von LH, analysiert nach der Geburt (Tag 22–23 8 ). In diesen früheren Studien ist es nicht möglich, die Auswirkungen der Mikrogravitation von denen des Wiedereintritts mit der damit verbundenen Hypergravitation, Turbulenz und den wahrscheinlich darauffolgenden Stressreaktionen im Zusammenhang mit diesen Ereignissen zu trennen. Darüber hinaus liefern diese Studien bei der Bewertung der Aufrechterhaltung der Trächtigkeit keine Informationen über die Fruchtbarkeit dieser Tiere und ihre Fähigkeit, einen normalen Brunstzyklus und eine normale Eierstockfunktion zu zeigen. Die aktuelle Untersuchung liefert Erkenntnisse über den endokrinen Status und die Ovarialzyklizität weiblicher Mäuse nach längerer Exposition gegenüber Schwerelosigkeit ohne Reentry-Effekte. Die Behandlung der Auswirkungen von Langzeitraumflügen auf den endokrinen Status ist signifikant und von großer Bedeutung für die langfristige Gesundheit weiblicher Astronauten vor und nach dem Flug, die Interpretation von Raumfahrtergebnissen aus weiblichen Mäusen und für langfristige Pläne für Mehrgenerationen-Säugetierstudien in der Raumfahrt.


Biologie im Weltraum und Leben auf der Erde: Auswirkungen der Raumfahrt auf biologische Systeme

Diese prägnante und dennoch umfassende Behandlung der Auswirkungen der Raumfahrt auf biologische Systeme umfasst Themen, die im Vordergrund der biowissenschaftlichen Forschung stehen, wie Gravitationsbiologie, Reaktion des Immunsystems, Knochenzellbildung und die Auswirkungen von Strahlung auf Biosysteme. Herausgegeben von einem führenden Spezialisten der European Space Agency (ESA) mit Beiträgen international renommierter Experten, basieren die Kapitel auf den neuesten Experimenten im Weltraumlabor, unter anderem zu SPACELAB, ISS, Parabelflügen und unbemannten Forschungssatelliten.
Eine unverzichtbare Quelle für Biologen, Mediziner und Raumfahrtexperten gleichermaßen.

Die Ergebnisse von Raumfahrtexperimenten, Bodenkontrollen und Flugsimulationen ebnen den Weg für ein besseres Verständnis von Gravitationsreaktionen in verschiedenen Organismen bis hin zu molekularen Mechanismen. Diese Veröffentlichung markiert auch den Beginn einer neuen Raumfahrtära mit dem Bau und der Nutzung der Internationalen Raumstation (ISS), die eine Plattform für eine vertiefte Fortsetzung von Experimenten unter Schwerelosigkeit im niedrigen Erdorbit und darüber hinaus bietet.


Die Auswirkungen von Mikrogravitation und Weltraumstrahlung auf die kardiovaskuläre Gesundheit: Von der erdnahen Umlaufbahn und darüber hinaus

Die einzigartigen Bedingungen des Weltraums stellen Astronauten vor große Herausforderungen. Der ionisierende Gehalt der Weltraumstrahlung und die Auswirkungen der Mikrogravitation wurden nämlich mit der Pathogenese von Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht. In Astronautenstudien wurde eine Steifheit der Halsschlagader nach dem Flug nachgewiesen, während eine frühe Arteriosklerose in zellulären Studien mit durch Mikrogravitation induziertem oxidativem Stress in Verbindung gebracht wurde. In ähnlicher Weise wurde gezeigt, dass Strahlung molekulare Wege stört, reaktive Sauerstoffspezies verstärkt und das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen in exponierten Bevölkerungsgruppen erhöht. Diese Ergebnisse können im Weltraum aufgrund der Neigung von Mikrogravitation und Weltraumstrahlung zu synergistischen und/oder additiven Wechselwirkungen noch mehr Bedeutung haben. Potenzielle Gegenmaßnahmen wie α-Tocopherol und Captopril zielen auf diese oxidativen Stoffwechselwege ab und können zum Schutz vor den Auswirkungen von Schwerelosigkeit und strahleninduzierten Herzschäden beitragen. In diesem Bereich muss jedoch noch mehr geforscht werden, um den Menschen eine sichere Reise zum Mond, zum Mars und darüber hinaus zu ermöglichen.


Biowissenschaften in der Weltraumforschung

Berücksichtigt werden Manuskripte aus folgenden Bereichen:

  • Astrobiologie
  • Präbiotische Chemie und Ursprung des Lebens
  • Leben in extremen Umgebungen
  • Bewohnbarkeit im Sonnensystem und darüber hinaus
  • Ökologische Lebenserhaltung und Nachhaltigkeit
  • Funktionalität, Überwachung und Kontrolle des Ökosystems in der Weltraumumgebung
  • Tiermodelle in der Weltraumforschung
  • Auswirkungen der Raumfahrtbedingungen auf den menschlichen Körper
  • Nicht-krebsartige gesundheitliche Auswirkungen von Weltraumstrahlung, Raumfahrt
  • Risikobewertung von Weltraumstrahlung und Gegenmaßnahmen
  • Strahlendosimetrie im Weltraum - Messungen, Modellierung und Detektorentwicklung
  • Gravitationseffekte in biologischen Systemen
  • Auswirkungen der Weltraumstrahlung auf lebende Organismen auf zellulärer und molekularer Ebene.

* Listenpreis ohne Steuern. Rabatt kann gelten. Weitere Details finden Sie unter Open-Access-Details.


Schau das Video: Der Weltraum-Check. Reportage für Kinder. Checker Tobi im Weltraum (November 2022).