Blendende Blitze

25.10.2004 - Jahre nachdem Astronauten der Strahlung im All ausgesetzt waren, wird ihre Sehkraft durch "Graue Stare" eingeschränkt. Das Verständnis dieses Mechanismus wird vielleicht Licht auf die "Grauen Stare" werfen, an denen viele ältere Menschen leiden.

Aus ihren Raumanzügen schauend, haben die Apollo Astronauten Ausblicke gehabt, die niemals ein Mensch zuvor hatte. Sie sahen den atemberaubenden Anblick der hellen, blauen Erdscheibe gegen das tiefschwarze All. Sie sahen die dunkle Seite des Mondes. Sie sahen auch seltsame Lichtblitze in ihren Augen!

Seitdem haben Astronauten an Bord von Skylab, dem Shuttle, der Mir und der ISS, alle von diesen Blitzen berichtet. Kein Grund die Agenten Mulder und Scully von den X- Files zu rufen, obwohl: was die Astronauten bemerkten war Weltraumstrahlung, die durch ihre Augen hindurch trat, wie subatomare Geschosse. Wenn ein "Geschoss" die Netzhaut trifft, löst es ein falsches Signal aus, dass unser Gehirn als einen Blitz interpretiert.

Unnötig zu erwähnen, dass das nicht gut für unsere Augen ist. Jahre nach ihrer Rückkehr zur Erde bekamen viele dieser Astronauten einen "Grauen Star" - eine Trübung der Linse, das Licht auf die Netzhaut fokussiert.

Mindestens 39 Astronauten hatten unter einem "Grauen Star" zu leiden, nachdem sie in den Weltraum geflogen sind, was aus einer Studie von Francis Cucinotta vom NASA's Johnson Space Center, aus dem Jahr 2001 hervorgeht (mehr in den "journal references" am Ende dieses Artikels). Von diesen 39 Astronauten flogen 36 auf Missionen, die einer starken Strahlung ausgesetzt waren, wie den Apollo Mondlandemissionen. Einige der "Grauen Stare" traten schon nach 4-5 Jahren auf, während andere sich erst nach 10 Jahren bemerkbar machten.

Wissenschaftler wissen schon seit Langem, dass es einen Zusammenhang zwischen Strahlung und "Grauem Star" gibt, aber sie haben es nie vollständig verstanden. Welchen Einfluss hat Strahlung genau auf die Linse des Auges und trübt sie? Spielen die Gene der Astronauten eine Rolle? Welche?

Die Lösung dieses Problems hilft vielleicht auch den Menschen auf der Erde. Ohne jemals im Weltall gewesen zu sein, bekommen mehr als die Hälfte aller über 65 Jährigen einen "Grauen Star"; dies scheint ein natürlicher Prozess des Alterns zu sein. Diese "Grauen Stare" im Alter, einige von ihnen, ähneln den "Grauen Staren" der Astronauten. Wenn Forscher herausfinden können, was in den Augen der Astronauten geschieht, sind sie vielleicht in der Lage Medikamente zu entwickeln, die diesen Prozess aufhalten.

Dieses Ziel befindet sich jedoch noch Jahre in der Zukunft. Zuerst, "müssen wir die Details verstehen -- die Gene, Proteine und molekularen Pfade, die beteiligt sind," sagt Eleanor Blakely, eine Wissenschaftlerin am Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Unterstützt und finanziert von der NASA, experimentieren sie und ihre Kollegen mit Gewebe menschlicher Augen, um diese Details herauszufinden.

"Für eine gute Sicht, muss die Linse des Auges kristallklar sein," sagt sie. Die Linse, geformt wie ein M&M, liegt in der Öffnung des Auges und fokussiert einfallendes Licht auf die Netzhaut. "Im Zentrum der Linse befinden sich transparente Zellen, genannt "Faserzellen." Beschädigungen der Linse können zu Trübung der "Faserzellen" führen, und diese Änderung der Klarheit wird "Grauer Star" genannt.

Im gesunden, menschlichen Auge, werden neue Faserzellen ständig neu produziert, um Alte zu ersetzen. Dieser Prozess beginnt mit den "Epithel Zellen," einer Art von Stammzellen, die die Front der Linse bedecken. Wenn notwendig, glätten sich die Epithel Zellen aus und enthüllen ihren Kern, und andere ihrer internen Strukturen, um sich in transparente Faserzellen umzuwandeln. Dies ist eine überraschende Umwandlung. "Während der letzten Phasen der Umwandlung," sagt sie, "werden alle Organellen der Zellen, von den Zellen, in einem sorgfältig abgestimmten Prozess, der die Zelle am Leben hält, entsorgt, bis auf ein paar kristallisierte Proteine."

Blakely's Gruppe hat gezeigt, dass eine Strahlendosis die Metamorphose der Epithel Zellen stören kann, indem sie die Bildung von neuen Faserzellen unterbindet, die den Körper der Linse ausmachen.

Sie haben natürlich nicht ständig menschliche Augen einer Strahlung ausgesetzt, um dies herauszufinden. Anstelle dessen haben sie menschliche Epithel Zellen in einer Petrischale kultiviert. Als einige Zellen begannen sich in Faserzellen zu verwandeln, haben sie diese Zellen kontrollierten Strahlendosen ausgesetzt. Diese Arbeit wurde am LBNL und am NASA Space Radiation Laboratory at the Brookhaven National Laboratory in Long Island, New York, durchgeführt. Danach benutzten sie genetische Hilfsmittel, um herauszufinden, wie die Gene der Zellen und die Proteine darauf reagierten.

Sie fanden heraus, dass ein spezielles Gen, Fibroblast Growth Factor 2 (FGF-2), aufgrund einer Strahlendosis aktiviert wird. FGF-2 hilft Zellen normalerweise dabei auf Stress zu reagieren. In diesem Fall scheint es die Aktivität von zwei anderen Genen, genannt "p21" und "p57", anzuregen. Diese Gene kontrollieren entscheidende Ereignisse im Lebenszyklus einer Zelle -- z.B. wenn eine Zelle sich teilt, um zwei Zellen zu bilden, oder wenn eine Epithel Zelle sich in eine Faserzelle umwandelt. Blakely vermutet, dass ein Ungleichgewicht von p21 und p57 zu der Bildung von abnormalen Faserzellen, und folglich zum "Grauen Star", führt.

Es dauert eine Zeit, bis sich abnormale Faserzellen ansammeln, und die Linse sichtbar trüben. Jahre sind nach Missionen, die starken Strahlungen ausgesetzt waren, vergangen, bevor Astronauten den "Grauen Star" bemerkten. Es ist schwierig die Ursache zu bestimmen, wenn man mehrere Jahre auf die Auswirkungen warten muss.

Die frühe Entdeckung vom "Grauen Star" ist ein Ziel von Rafat Ansari, einem Physiker an NASA's Glenn Research Center, der unabhängig von Blakely arbeitet. Er hat eine Lasersonde entwickelt, die Anzeichen eines "Grauen Stars" beim Menschen entdecken kann, Jahre bevor er sichtbar wird. Sie wird gerade am National Eye Institute klinisch getestet. Vielleicht werden Astronauten solch eine Sonde auf ihren Missionen mitführen und ihre Augen testen, während sie reisen.

Ein weiteres Team von Forschern, geleitet von Leo Chylack, Jr., MD, vom Center for Ophthalmic Research at Brigham and Women's Hospital in Boston, vergleicht die Charakteristiken "Grauer Stare" von Astronauten, Testpiloten und Mitgliedern der Bodencrew des Johnson Space Center. Sie nehmen stereoskopische Bilder der Linsen auf, um die Unterschiede der "Grauen Stare" zu bestimmen, den diese Leute bekommen -- ein weiteres Teil des Puzzles.

In der Zwischenzeit kehrt Blakely zurück ins Labor, um mehr über die zugrunde liegenden Mechanismen des Ganzen zu lernen."Wir stellen noch immer die Verbindung zwischen den Veränderungen von FGF-2 und [den anderen Genen] her" sagt sie. Und es gibt noch andere Fragen. Zum Beispiel entwickeln sich "Graue Stare" normalerweise langsam, aber könnten plötzliche, hohe Strahlendosen den Prozess beschleunigen? Astronauten, die sich auf eine 6 Monate dauernde Reise zum Mars begeben, werden dies wissen wollen.

Ihre Gruppe hat gerade eine 4-jährige Verlängerung der NASA Forschungsgelder gewonnen. Bleiben Sie auf Sendung für kommende Neuigkeiten.

Autor: Frank Erhardt