Winterschlaf beim Menschen?
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Esa will Astronauten in Winterschlaf versetzen
Eine bestimmte Substanz, die Erdhörnchen in den Winterschlaf wiegt, könnte eines Tages auch Raumfahrern helfen, jahrzehntelange Flüge zu überstehen. Selbst den drohenden Muskelschwund glauben Forscher verhindern zu können.
Mars-Astronauten (Zeichnung): Jahrzehnte unterwegs
Astronauten im Winterschlaf sind keine wirklich neue Idee. Schon im 1968er Stanley-Kubrick-Film "2001: Odyssee im Weltraum" schlummerten Raumfahrer in Sarkophagen permanent vor sich hin. Die Europäische Raumfahrtagentur Esa will das Science-Fiction-Thema nun jedoch bald in die Realität umsetzen.
Einen winterschlafähnlichen Zustand beim Menschen zu erreichen, gilt als äußerst ehrgeiziges Projekt. "Wir sind nicht sicher, ob es gelingt", sagte Marco Biggiogera von der Universität Pavia/Italien, der auch die Esa berät. "Aber es ist kein Hirngespinst", meinte der Winterschlafexperte gegenüber dem Newsdienst des Wissenschaftsmagazins "Nature".
Die Esa hofft, dass der Winterschlaf den Astronauten hilft, die Belastungen eines jahrzehntelangen Flugs besser zu überstehen, etwa wenn die Reise zum Saturn geht. Außerdem versprechen sich die Raumfahrtexperten Gewichtseinsparungen bei den Raumschiffen, denn schlafende Astronauten benötigen weniger Platz und Lebensmittel. Das Startgewicht der Raketen könnte so reduziert werden.
Der Esa-Wissenschaftler Marc Ayre glaubt, dass anwendbare Winterschlaf-Techniken frühestens in zehn Jahren verfügbar sind. Doch er und seine Kollegen sondieren bereits heute die möglichen Konzepte.
Erdhörnchen: Schläft mit DADLE sofort ein
Ein Weg konzentriert sich auf die opiumähnliche Substanz DADLE. Injiziert man diese Erdhörnchen, dann fallen die Tiere in einen Winterschlaf, auch wenn Sommer ist. Offenbar versetzt die Substanz auch menschliche Zellen in einen Ruhezustand. Die Zellen teilen sich langsamer und sämtliche Aktivitäten gehen zurück, berichtet ein italienisches Forscherteam um Biggiogera im "European Journal of Clinical Investigation" (Bd. 33).
Es laufen bereits erste Laborexperimente, um Tiere, die keinen Winterschlaf kennen, mit DADLE zu längeren Schlaf-Sessions zu bewegen. Wissenschaftler der Universität Verona haben die Substanz Ratten verabreicht, die Experimente sind jedoch noch nicht ausgewertet.
Amerikanische Wissenschaftler verfolgen einen anderen Weg zum menschlichen Dauerschlummern. Sie untersuchen arktische Erdhörnchen, deren Körpertemperatur während ihres achtmonatigen Winterschlafs um bis zu drei Grad unter den Gefrierpunkt sinkt. Kurioserweise gefriert dabei weder ihr Blut, noch wird das Zellgewebe durch scharfkantige Wassereiskristalle zerstört.
Die Forscher von der University of Alaska Fairbanks vermuten, dass im Körper der Tiere ein körpereigenes Frostschutzmittel ausgeschüttet wird, das den eiskalten Winterschlaf ermöglicht. Die "Supercooling"-Fähigkeit der Erdhörnchen könnte vielleicht auch Astronauten zugute kommen, hoffen die Forscher.
Schlafender Astronaut: Die Muskeln schwinden
Selbst wenn es eines Tages gelingt, Menschen in den Winterschlaf zu versetzen, sind damit die Probleme von Langzeitflügen noch nicht gelöst. Die fehlende Bewegung und der extrem heruntergefahrene Stoffwechsel haben nämlich zur Folge, dass sich die Muskeln zurückbilden. Bei einem über Jahre andauernden Flug wären die Astronauten am Ende völlig abgemagert und kraftlos und kaum in der Lage, Mars-Stationen zusammenzuschrauben.
Bei Schwarzbären entdeckten US-Forscher schon vor drei Jahren einen Mechanismus, der den Muskelschwund während des sechsmonatigen Winterschlafs minimiert. Die Bären trainieren im Schlaf: Durch Zittern und unmerkliche Anspannung stimulieren sie ihre Muskeln. Außerdem spalten sie aus Harnstoff, der normalerweise über den Urin ausgeschieden wird, Stickstoff ab und stellen daraus neue Eiweiße her.
Film "Mission to Mars": Winterschlaf mehr als Science Fiction?
Carlo Zancanaro von der Universität Verona setzt seine Hoffnungen auf das Medikament Dobutamin. Es wird Patienten verabreicht, um den Herzmuskel zu stärken und könnte auch allgemein gegen Muskelschwund bei längeren Schlafphasen eingesetzt werden.
Auch Untersuchungen an Fettschwanzmakis könnten die Forscher nach vorn bringen. Denn der auf Madagaskar lebende tropische Halbaffe legt ebenfalls Winterschlaf ein - als einziger bislang bekannter Primat überhaupt.
Immerhin haben die Wissenschaftler noch ausreichend Zeit, um dem Menschen den Winterschlaf beizubringen. Die Esa plant ihre erste Langzeitmission, einen bemannten Flug zum Mars, für das Jahr 2030.
Eine bestimmte Substanz, die Erdhörnchen in den Winterschlaf wiegt, könnte eines Tages auch Raumfahrern helfen, jahrzehntelange Flüge zu überstehen. Selbst den drohenden Muskelschwund glauben Forscher verhindern zu können.
Mars-Astronauten (Zeichnung): Jahrzehnte unterwegs
Astronauten im Winterschlaf sind keine wirklich neue Idee. Schon im 1968er Stanley-Kubrick-Film "2001: Odyssee im Weltraum" schlummerten Raumfahrer in Sarkophagen permanent vor sich hin. Die Europäische Raumfahrtagentur Esa will das Science-Fiction-Thema nun jedoch bald in die Realität umsetzen.
Einen winterschlafähnlichen Zustand beim Menschen zu erreichen, gilt als äußerst ehrgeiziges Projekt. "Wir sind nicht sicher, ob es gelingt", sagte Marco Biggiogera von der Universität Pavia/Italien, der auch die Esa berät. "Aber es ist kein Hirngespinst", meinte der Winterschlafexperte gegenüber dem Newsdienst des Wissenschaftsmagazins "Nature".
Die Esa hofft, dass der Winterschlaf den Astronauten hilft, die Belastungen eines jahrzehntelangen Flugs besser zu überstehen, etwa wenn die Reise zum Saturn geht. Außerdem versprechen sich die Raumfahrtexperten Gewichtseinsparungen bei den Raumschiffen, denn schlafende Astronauten benötigen weniger Platz und Lebensmittel. Das Startgewicht der Raketen könnte so reduziert werden.
Der Esa-Wissenschaftler Marc Ayre glaubt, dass anwendbare Winterschlaf-Techniken frühestens in zehn Jahren verfügbar sind. Doch er und seine Kollegen sondieren bereits heute die möglichen Konzepte.
Erdhörnchen: Schläft mit DADLE sofort ein
Ein Weg konzentriert sich auf die opiumähnliche Substanz DADLE. Injiziert man diese Erdhörnchen, dann fallen die Tiere in einen Winterschlaf, auch wenn Sommer ist. Offenbar versetzt die Substanz auch menschliche Zellen in einen Ruhezustand. Die Zellen teilen sich langsamer und sämtliche Aktivitäten gehen zurück, berichtet ein italienisches Forscherteam um Biggiogera im "European Journal of Clinical Investigation" (Bd. 33).
Es laufen bereits erste Laborexperimente, um Tiere, die keinen Winterschlaf kennen, mit DADLE zu längeren Schlaf-Sessions zu bewegen. Wissenschaftler der Universität Verona haben die Substanz Ratten verabreicht, die Experimente sind jedoch noch nicht ausgewertet.
Amerikanische Wissenschaftler verfolgen einen anderen Weg zum menschlichen Dauerschlummern. Sie untersuchen arktische Erdhörnchen, deren Körpertemperatur während ihres achtmonatigen Winterschlafs um bis zu drei Grad unter den Gefrierpunkt sinkt. Kurioserweise gefriert dabei weder ihr Blut, noch wird das Zellgewebe durch scharfkantige Wassereiskristalle zerstört.
Die Forscher von der University of Alaska Fairbanks vermuten, dass im Körper der Tiere ein körpereigenes Frostschutzmittel ausgeschüttet wird, das den eiskalten Winterschlaf ermöglicht. Die "Supercooling"-Fähigkeit der Erdhörnchen könnte vielleicht auch Astronauten zugute kommen, hoffen die Forscher.
Schlafender Astronaut: Die Muskeln schwinden
Selbst wenn es eines Tages gelingt, Menschen in den Winterschlaf zu versetzen, sind damit die Probleme von Langzeitflügen noch nicht gelöst. Die fehlende Bewegung und der extrem heruntergefahrene Stoffwechsel haben nämlich zur Folge, dass sich die Muskeln zurückbilden. Bei einem über Jahre andauernden Flug wären die Astronauten am Ende völlig abgemagert und kraftlos und kaum in der Lage, Mars-Stationen zusammenzuschrauben.
Bei Schwarzbären entdeckten US-Forscher schon vor drei Jahren einen Mechanismus, der den Muskelschwund während des sechsmonatigen Winterschlafs minimiert. Die Bären trainieren im Schlaf: Durch Zittern und unmerkliche Anspannung stimulieren sie ihre Muskeln. Außerdem spalten sie aus Harnstoff, der normalerweise über den Urin ausgeschieden wird, Stickstoff ab und stellen daraus neue Eiweiße her.
Film "Mission to Mars": Winterschlaf mehr als Science Fiction?
Carlo Zancanaro von der Universität Verona setzt seine Hoffnungen auf das Medikament Dobutamin. Es wird Patienten verabreicht, um den Herzmuskel zu stärken und könnte auch allgemein gegen Muskelschwund bei längeren Schlafphasen eingesetzt werden.
Auch Untersuchungen an Fettschwanzmakis könnten die Forscher nach vorn bringen. Denn der auf Madagaskar lebende tropische Halbaffe legt ebenfalls Winterschlaf ein - als einziger bislang bekannter Primat überhaupt.
Immerhin haben die Wissenschaftler noch ausreichend Zeit, um dem Menschen den Winterschlaf beizubringen. Die Esa plant ihre erste Langzeitmission, einen bemannten Flug zum Mars, für das Jahr 2030.
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