Wie die Raumfahrt bei Gelenkkrankheiten hilft
FAU-Forschende finden bei ESA-Studie Veränderungen des Gelenkknorpels
Wie wirkt sich Bettlägerigkeit auf den Knorpel der Gelenke aus? Ein
interdisziplinäres Forschungsteam um PD Dr. Dr. Anna-Maria Liphardt vom
Uniklinikum Erlangen der Friedrich-Alexander-Universitä
(FAU) hat durch die Teilnahme an einer von der Europäischen
Raumfahrtorganisation ESA und dem Deutschen Zentrum für Luft- und
Raumfahrt DLR geförderten Bettruhestudie hierzu neue Erkenntnisse
gewonnen. Die Arbeitsgruppe kam zu dem Schluss, dass eine Bettruhe mit
einer Dauer von 21 Tagen zum Abbau von Typ-II-Kollagen, einem wichtigen
Knorpelbestandteil, führen kann. Allerdings ist noch nicht klar, wie der
übermäßige Abbau von Typ-II-Kollagen die Funktion dieses Gewebes
beeinflusst. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift „Osteoarthritis and
Cartilage“ veröffentlicht.*
Bettruhestudien sind ein wichtiges Instrument nicht nur für die
Raumfahrtforschung und die Frage, wie der Zustand der Schwerelosigkeit die
Gesundheit beeinflusst, sondern geben zum Beispiel auch Aufschluss
darüber, welche Auswirkungen körperliche Inaktivität auf den Zustand von
Menschen mit einer Erkrankung des Bewegungsapparats haben kann. Die
Erkenntnisse aus solchen Studien können zur Entwicklung von Behandlungen
beitragen, die einer Degeneration des Bewegungsapparats vorbeugen.
21 Tage strikte Bettruhe
Die Forschungsgruppe um PD Dr. Dr. Anna-Maria Liphardt,
Arbeitsgruppenleiterin am Lehrstuhl für Innere Medizin III, untersuchte in
einer Cross-over-Studie mit 12 gesunden männlichen Probanden, wie sich die
Konzentrationen von Markern für Typ-II-Kollagen im Blut und die
Ausscheidung dieses wichtigen Strukturbestandteils des Knorpels durch den
Urin während einer 21-tägigen Bettruhe veränderte. Zunächst wurden die
Daten der Teilnehmer während einer Dauer von sechs Tagen vor der Bettruhe
ermittelt, in der sie ganz normal aktiv waren. Daran schlossen sich 21
Tage strikte Bettruhe an, mit einer um 6 Grad gesenkten Kopfseite des
Bettes. Nur fürs Essen und aus Hygienegründen durften die Teilnehmer diese
Position kurzzeitig leicht verändern. Nach der Bettruhe wurden sie sechs
Tage lang weiter überwacht, während sie zu normaler Aktivität
zurückkehrten.
Während der drei unterschiedlichen Studien-Kampagnen mit 21-tägiger
Bettruhe erhielten die Teilnehmer entweder keine weitere Intervention, ein
sogenanntes resistives Vibrationstraining über ein horizontales
Vibrationstrainingsgerät oder resistives Vibrationstraining in Kombination
mit einer Nahrungsergänzung in Form von Molkenprotein und Bikarbonat.
Auswirkungen auf Typ-II-Kollagen
Schon nach wenigen Tagen Bettruhe stiegen die Konzentrationen der Marker
für den Abbau von Typ-II-Kollagen im Blut an. Das Gleiche galt für die
Ausscheidung von Typ-II-Kollagen über den Urin. Einige der Marker blieben
auch noch in den sechs Tagen nach der Bettruhe im Vergleich zum
Ausgangswert erhöht. Nahrungsergänzung und Vibrationstraining wirkten dem
Abbau von Typ-II-Kollagen nur minimal entgegen.
Die Forschenden schließen daraus, dass die Nichtnutzung des
Bewegungsapparats – egal, ob durch Erkrankung oder Verletzung – vermutlich
zu einer Veränderung des Gleichgewichts im Gelenkknorpelstoffwechsel
führt. Dies könnte möglicherweise die Belastungsfähigkeit des Knorpels
verringern. „Weitere Studien“, erklärt PD Dr. Dr. Liphardt, „sollten daher
die näheren Auswirkungen auf den Knorpel im Blick haben und Gegenmaßnahmen
entwickeln, damit Patientinnen und Patienten bei längerer Inaktivität, zum
Beispiel durch wiederkehrende Krankenhausaufenthalte, keine weiteren
Schäden davontragen.“ Das FAU-Forschungsteam will diese Fragen im Rahmen
einer 60-tägigen Bettruhestudie der ESA mit einer Besatzung der
Internationalen Raumstation ISS in Toulouse, Frankreich, gemeinsam mit
Prof. Dr. Anja Niehoff von der Deutschen Sporthochschule Köln und
internationalen Kooperationspartnern, weiter untersuchen. Die Studie wird
vom Institut für Raumfahrtmedizin und Physiologie (MEDES) durchgeführt.
* DOI: 10.1016/j.joca.2023.11.007
