LONDON (IT BOLTWISE) – Eine neue Analyse von Blutproben von 52 Astronauten deutet darauf hin, dass Mikrogravitation die Verdauungszeit im Darm verlängert. Dabei verschiebt sich der Stoffwechsel im Sinne einer stärkeren Protein-Fermentation durch Darmbakterien. Die metabolischen Veränderungen treten kurz nach dem Start in den Weltraum auf und nehmen nach der Rückkehr deutlich ab. Für künftige Missionen zum Mond und zum Mars könnte das den Weg zu gezielteren Ernährungsstrategien ebnen.
Dass Astronauten im All mit Verstopfung kämpfen, ist seit Jahren ein wiederkehrendes Praxisproblem an Bord. Neu ist allerdings, wie konkret die biologischen Spuren dieser Belastung jetzt beschrieben werden: Eine Studie mit 52 Raumfahrenden auf der Internationalen Raumstation (ISS) verbindet Mikrogravitation nicht nur mit Symptomen, sondern mit beobachtbaren Veränderungen im Zusammenspiel von Darmbakterien und menschlichem Stoffwechsel. Laut Angaben aus der wissenschaftlichen Arbeit lassen sich nach dem Wechsel in die Schwerelosigkeit Muster erkennen, die dafür sprechen, dass Nahrung langsamer durch den Darm wandert und dadurch die Art der bakteriellen Energiegewinnung kippt.
Im Kern nutzten die Forschenden eine Technik namens Metabolomics, um kleine Moleküle zu vermessen, die im Blut zirkulieren. Dadurch entsteht eine Art biochemischer Momentaufnahme, wie Körper und Mikrobiom auf den Aufenthalt im All reagieren. Für die Auswertung standen insgesamt 488 Plasma-Proben aus Missionen zur Verfügung, die sich über einen Zeitraum von zwei bis neun Monaten erstreckten und zwischen 2006 und 2018 auf der ISS absolviert wurden. Im Verlauf des Raumflugs identifizierten die Forschenden Veränderungen bei rund 40 zirkulierenden Verbindungen. Besonders relevant sind dabei Metabolite, die typischerweise entstehen, wenn Bakterien im Dickdarm mehr Proteine vergären.
Wie diese Verschiebung metabolisch erklärbar wird, hängt an der Geschwindigkeit der Verdauung. Normalerweise fermentieren Darmbakterien vor allem Ballaststoffe und Kohlenhydrate, um Energie zu gewinnen. Wenn die Verdauung jedoch verlangsamt, können die für die Mikrobiom-Ernährung verfügbaren Kohlenhydrate rascher knapp werden. Dann greifen Mikroben stärker auf Proteine zurück und produzieren andere Stoffwechselprodukte, die letztlich auch in den Blutkreislauf übergehen. Die Studie beschreibt genau diesen zeitlichen Verlauf: Die Veränderungen traten relativ kurz nach dem Eintritt in den Weltraum auf, waren während der Missionsphase sichtbar und gingen bei der Rückkehr auf die Erde innerhalb weniger Tage weitgehend zurück. Neben der Biologie spielte die Ernährung zwar eine Rolle, konnte den Effekt aber nicht allein erklären: Unterschiedliche Diäten, etwa in Bezug auf Koffein sowie den Konsum von Fisch und Fett, machten nach den vorliegenden Angaben weniger als ein Drittel der beobachteten metabolischen Änderungen aus.
Die Autorenschaft verknüpft das Ergebnis mit dem plausiblen physikalischen Mechanismus, dass die fehlende Schwerkraft den Transport von Nahrung durch den Darm verlangsamt. Damit lässt sich die beobachtete Zunahme der proteinbezogenen Fermentation in einen direkten Zusammenhang zur Verstopfung bringen, wie sie Astronauten berichten. Wichtig ist dabei auch die methodische Ehrlichkeit der Studie: Die Forschenden haben nicht direkt gemessen, wie schnell der Nahrungsdurchsatz im Darm abläuft. Stattdessen liefern die metabolischen Signaturen eine indirekte, aber stimmige Evidenz dafür, dass der Verdauungstakt im Weltraum insgesamt langsamer wird. Ergänzend argumentieren die Ergebnisse, dass dadurch auch Konstellationen begünstigt sein können, die über das kurzfristige Unwohlsein hinausgehen: Eine erhöhte Proteinfermentation kann im Darm beispielsweise Verbindungen wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff hervorbringen. In der Studie wird zudem darauf verwiesen, dass einige Metabolite, die mit diesem Prozess assoziiert sind, in anderen Kontexten mit negativen gesundheitlichen Effekten in Verbindung gebracht wurden.
Für die Planung realer Raumfahrtmissionen ist das besonders deshalb relevant, weil die Aufenthaltsdauer im All weiter wächst. Während frühere Programme oft Monate in den Vordergrund stellten, werden bei zukünftigen Missionen zum Mond und zum Mars deutlich längere Zeiträume diskutiert, teils sogar über Jahre hinweg. Verstopfung ist dabei nicht nur ein Komfortthema; wenn sich das Mikrobiom wiederholt in Richtung einer stärkeren Proteinverwertung verschiebt, könnten sich Folgeeffekte im Stoffwechsel summieren. Genau an dieser Stelle setzt die Studie mit einem relativ pragmatischen Ansatz an: Als potenzielles Gegenmittel nennen die Forschenden eine Erhöhung der Ballaststoffe. Konkret schlagen sie vor, die Aufnahme langsam fermentierbarer Kohlenhydrate zu steigern, damit Mikrobiom und Darm eher „Futter“ in der Form von Kohlenhydraten erhalten und dadurch weniger auf Protein-Fermentation angewiesen sind.
Die Brücke zur Erde ist in diesem Fall nicht nur rhetorisch. Raumfahrtmedizin hat in den letzten Jahrzehnten bereits mehrfach Einblicke geliefert, die später auch außerhalb der ISS nutzbar wurden. Ein prominentes Beispiel ist der beschleunigte Knochenverlust in Mikrogravitation: Die dort entwickelten Gegenstrategien und Beobachtungen trugen dazu bei, Mechanismen hinter Osteoporose sowie altersbedingtem Abbau besser zu verstehen. Ebenso lieferten Studien zu Muskelabbau, Veränderungen im kardiovaskulären System und immunologischen Effekten Anknüpfungspunkte für die medizinische Forschung. Mit Blick auf die neue Arbeit zeigt sich ein ähnliches Muster: Wenn Mikrogravitation den Darmpassagen-Transport verändert, dann beeinflusst das die Mikrobiomdynamik. Für die gastroenterologische Forschung könnte genau das ein Hebel sein, um zu erklären, warum veränderte Bewegungsabläufe im Darm auch bei Menschen zu anderen bakteriellen Stoffwechselprofilen führen können.
Gleichzeitig bleibt der nächste logische Schritt offen: Wie lassen sich Ernährungseffekte zuverlässig gegensteuern, ohne dabei weitere Parameter wie Flüssigkeitshaushalt, Bewegungsprogramme oder Zusammensetzung der Futter- und Nährstoffprofile an Bord zu verwischen? Die Studie legt jedenfalls eine messbare Richtung fest: Metabolomics kann unter realen Missionsbedingungen anzeigen, wann und wie sich der Stoffwechsel in eine proteinfermentationsdominierte Lage verschiebt. Veröffentlicht wurde die Arbeit am 29. Juni in Nature Communications. Für Betreiber von Missionen und für medizinische Teams ist damit vor allem eine konkrete Hypothese greifbar geworden: Nicht nur die Symptome, sondern der zeitliche Wechsel im Mikrobiom-Stoffwechsel könnte künftig als Steuergröße für Ernährungsstrategien dienen.
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