Kann das Gehirn vor kosmischer Strahlung geschützt werden?
Während wir uns auf eine neue Ära der Raumfahrt vorbereiten, müssen wir Wege finden, Gesundheitsrisiken durch die kosmische Umwelt abzuwenden. Insbesondere die Strahlung im Weltraum beeinträchtigt bekanntlich die kognitive Funktion. Haben die Forscher einen Weg gefunden, diesen Schaden rückgängig zu machen?
Dies ist der Zeitpunkt, an dem die Astronauten den Weltraum erkunden, andere Planeten kolonisieren und terraformen und den Weltraumtourismus planen.
Aber die Raumfahrt hat ihre eigenen Gesundheitsrisiken.
Eine Hauptbedrohung ist die kosmische Strahlung, die das zentrale Nervensystem schädigen kann, die die kognitive Funktion verändert und zu ähnlichen Symptomen wie bei der Alzheimer-Krankheit führt.
Mit ihren bereits in den 2030er Jahren geplanten Kolonisationsmissionen zum Mars hat die NASA – ebenso wie private Unternehmen, die an Raumfahrtkonzepten interessiert sind – nach effektiven Möglichkeiten gesucht, Astronauten vor den Schäden der Strahlung zu schützen.
Bisher konzentrierten sich die Forscher vor allem auf die Verbesserung von Raumfahrzeugen und Schutzausrüstungen für Raumfahrer, um diese starke Strahlung abzuwehren.
Jetzt aber haben Forscher der University of California, San Francisco – unter der Leitung von Susanna Rosi – begonnen, eine Behandlung zu entwickeln, die die durch kosmische Strahlung ausgelöste Neurodegeneration ausgleichen könnte.
Die Ergebnisse ihrer Experimente, die sie an Mausmodellen durchgeführt haben, wurden nun in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht. (1)
Kosmische Strahlung kann das Gehirn langfristig beeinflussen.
Frühere Forschungen von Rosi und dem Team haben ergeben, dass die Fähigkeit der Mäuse, zwischen bekannten und unbekannten Objekten zu unterscheiden, beeinträchtigt war, nachdem sie einer Strahlung ausgesetzt waren, die in etwa dem entspricht, was menschliche Astronauten während einer Weltraummission antreffen könnten.
Wenn Mäuse mit zwei Objekten konfrontiert werden – einem, das ihnen neu und unbekannt ist und einem, das sie früher erforscht haben – werden sie mehr Zeit damit verbringen, sich mit dem neuen Objekt vertraut zu machen.
Die Tiere, die der Strahlung ausgesetzt waren, verbrachten jedoch die gleiche Zeit damit, beide Objekte zu erforschen, was den Forschern nahe legte, dass die Mäuse vergessen hatten, dass sie bereits einem der beiden ausgesetzt waren.
Andere Symptome, die die Mäuse präsentierten, waren Probleme mit sozialen Interaktionen und ein Gefühl von erhöhter Angst.
Rosi und das Team stellen fest, dass dies wahrscheinlich auf die Wirkung der starken Strahlung auf die Mikroglia oder Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark zurückzuführen ist, die Teil des Immunmechanismus des Zentralnervensystems sind.
Wenn Mikroglia aktiviert werden, können sie Symptome verursachen, die mit denen von neurodegenerativen Störungen übereinstimmen, wie z.B. Gedächtnisstörungen.
Das liegt zum Teil daran, dass sie dazu getrieben werden, Synapsen zu zerstören, oder an den Verbindungen zwischen Gehirnzellen, die es ihnen ermöglichen, Informationen zu übermitteln.
“Es gibt Anzeichen dafür, dass die Exposition gegenüber der Weltraumstrahlung die Gehirnfunktion langfristig beeinträchtigen könnte, aber soweit ich weiß, hat niemand mögliche Gegenmaßnahmen erforscht, die das Gehirn der Astronauten vor dieser Strahlenbelastung schützen könnten”.
Susanna Rosi
Neue Verbindung ist vielversprechend
In der neuen Studie arbeiteten Rosi und Kollegen mit Forschern der Loma Linda Universität in Kalifornien zusammen, um eine Therapie zu finden, die den Auswirkungen der Strahlung auf das Gehirn entgegenwirken könnte. (2)
Sie begannen mit einem ähnlichen Experiment an Mäusen, bei dem sie einer Strahlendosis ausgesetzt wurden, die derjenigen ähnelt, die einen Weltraumreisenden beeinflussen könnte.
Nach einer Woche erhielten die Mäuse entweder eine regelmäßige, kontrollierte Diät für 15 Tage oder eine, die eine Behandlung mit einer experimentellen Verbindung namens PLX5622 beinhaltete.
Die PLX5622 Diät arbeitet, indem sie Mikroglia im zentralen Nervensystem verbraucht.
In der Vergangenheit wurde gezeigt, dass die Behandlung mit PLX5622 die kognitive Funktion bei Mäusen schützt, die einer Schädelbestrahlung als eine Form der Krebstherapie ausgesetzt waren.
Rosi und das Team haben sich an diesen Ergebnissen orientiert.
Die jüngsten Experimente zeigten ebenfalls ermutigende Ergebnisse. Zuerst stellten die Wissenschaftler fest, dass, obwohl sie zunächst keine kognitiven Beeinträchtigungen zeigten, die Kontrolldiät-Mäuse innerhalb von 3 Monaten nach der ersten Bestrahlung eine beeinträchtigte neuartige Objekterkennung darstellten.
Die Mäuse, die eine PLX5622-Therapie erhielten, zeigten jedoch keine solche Schädigung des Gedächtnisses.
Beim Vergleich der Gehirne von Mäusen aus jeder Gruppe zeigten die Forscher, dass die aus der Kontrollgruppe viele aktivierte Mikroglia aufweisen und zahlreiche Synapsen verloren hatten, während die aus der PLX5622-Therapiegruppe gesund aussahen.
Warum ist das so? Rosi und ihr Team glauben, dass neue, gesunde Nervenzellen, die das zentrale Nervensystem zwingen, aktivierte Mikroglia zu beseitigen, sie ersetzen und den Mäusen erlauben, ihre normale kognitive Funktion aufrechtzuerhalten.
Ein guter Beweis
“Das ist wirklich ein guter Beweis, erstens, dass ein Neustart der Mikroglia des Gehirns die kognitive Funktion nach der Strahlenbelastung schützen kann, und zweitens, dass wir nicht unbedingt sofort nach der Strahlenbelastung behandeln müssen, damit das Medikament wirksam ist”, erklärt Rosi.
Doch die Forscher sind nicht nur vom Potenzial dieser experimentellen Therapie für Raumfahrer begeistert. Medikamente, die ähnliche Mechanismen wie PLX5622 nutzen, werden bereits in klinischen Studien zur Behandlung von Krebs getestet.
Dies bedeutet, dass sich solche Medikamente gut für ein breiteres Spektrum von Problemen eignen könnten, einschließlich kognitiver Beeinträchtigungen nach einer Krebsbehandlung.
“Die NASA ist sehr daran interessiert, Wege zu finden, um sowohl die Sicherheit der Astronauten als auch den Erfolg der Mission während der Weltraumfahrt zu gewährleisten”, sagt Karen Krukowski, Mitautorin der Studie. (3)
“Aber”, fügt sie hinzu, “Astronauten sind eine kleine Population – es ist spannend, dass diese Erkenntnisse dazu beitragen könnten, viele andere Formen kognitiver Beeinträchtigungen zu verhindern”.
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