LONDON (IT BOLTWISE) – Eine neue Untersuchung an 52 Astronauten verbindet Verstopfung im All mit messbaren Veränderungen im Blutbild des Darms. In der Mikrogravitation scheint sich die Fermentation von Proteinen durch Darmbakterien zu verstärken. Die Daten deuten darauf hin, dass die Nahrung langsamer durch den Verdauungstrakt wandert. Die Forschenden sehen darin einen Ansatz, mit gezielten Ernährungskonzepten gegen Probleme auf langen Mond- und Marsmissionen vorzugehen.
Wenn Astronauten im Weltraum unter Verstopfung leiden, ist das für die Missionstauglichkeit mehr als ein unangenehmer Nebeneffekt. Die neue Arbeit, deren Ergebnisse im Journal Nature Communications erschienen sind, versucht nun erstmals, die Mechanik dahinter näher einzugrenzen. Im Kern geht es um die Frage, wie Mikrogravitation die Bewegung der Nahrung durch den Darm verändert und welche biologischen Spuren das im Körper hinterlässt. Statt nur Symptome zu beschreiben, nutzt das Forschungsteam Blutproben als „biochemischen Rückblick“ auf das, was im Darm abläuft.
Die Studie basiert auf einer großen Probe für dieses Forschungsumfeld: Insgesamt wurden 488 Plasmaproben von 52 Astronauten ausgewertet, die zwischen zwei und neun Monaten auf der Internationalen Raumstation (ISS) verbrachten. Die Messungen decken den Zeitraum vor, während und nach dem Aufenthalt ab und nutzen damit genau die Art von Vergleich, die man für kausale Hypothesen braucht. Technisch setzt das Team dabei auf Metabolomics, also die systematische Vermessung kleiner Moleküle, die im Blut zirkulieren. Diese Metabolite geben Hinweise darauf, wie der Stoffwechsel des Menschen und der Mikrobiota auf den Flug reagiert, ohne dass man den Darm direkt beobachten muss.
Besonders relevant sind die Veränderungen, die das Team im Muster proteinbezogener Abbauprodukte findet. Laut Aussage von Giorgia La Barbera, Co-Lead-Autorin und Associate Professor am Department of Nutrition, Exercise and Sports, zeigen die Blutdaten „Änderungen in den Blutproben der Astronauten, die darauf hindeuten, dass die Darmbakterien innerhalb weniger Wochen nach dem Eintreffen im All in stärkerem Ausmaß als üblich Proteine fermentieren, und dass sich diese Veränderung fortsetzt, bis die Astronauten wieder auf der Erde sind“. Damit wird ein plausibler Pfad angedeutet: Wenn Verdauungsprozesse im Darm langsamer ablaufen, verschiebt sich das Substratangebot für die Mikrobiota. Unter normalen Bedingungen nutzen Bakterien im Dickdarm vor allem Ballaststoffe und Kohlenhydrate als Energiequelle. Bei verlangsamtem Durchlauf können diese Kohlenhydrate knapper werden, wodurch Mikroorganismen stärker auf Proteine umstellen und dabei andere Stoffwechselprodukte bilden.
Die Daten stützen diese Sicht auch zeitlich. Das Forschungsteam berichtet, dass sich rund 40 zirkulierende Verbindungen während des Aufenthalts im All verändern und dass mehrere Metabolite ansteigen, die mit der Proteinfermentation im Kolon zusammenhängen. Interessant ist dabei nicht nur der Anstieg, sondern auch die Erholung: Die Veränderungen zeigen sich kurz nachdem die Astronauten ins All eingestiegen sind und gehen größtenteils innerhalb weniger Tage nach der Rückkehr auf die Erde wieder zurück. Genau diese Dynamik passt zum Bild einer funktionsbedingten, nicht dauerhaft irreversiblen Anpassung. Gleichzeitig erklärt das Team, dass Unterschiede in der Ernährung – etwa Koffein sowie Fisch- und Fettaufnahme – weniger als ein Drittel der metabolischen Veränderungen erklären konnten. Damit rückt Mikrogravitation als dominanter Treiber in den Vordergrund.
Aus der Perspektive der Mechanik formuliert Henrik Roager, Co-Autor und ebenfalls Associate Professor am Department of Nutrition, Exercise and Sports, die Einordnung so: „Die fehlende Schwerkraft im Weltraum sorgt wahrscheinlich dafür, dass sich die Nahrung langsamer durch den Darm bewegt, und das passt zu der Tatsache, dass wir Anzeichen einer erhöhten Proteinfermentation sehen.“ Er führt zudem aus, dass dies „auch helfen könnte, Verstopfung bei Astronauten zu erklären“. Die Studie misst zwar nicht direkt, wie schnell die Nahrung tatsächlich den Darm durchläuft, aber die beobachteten Metabolite liefern eine indirekte Evidenzlinie. Für die Praxis heißt das: Wenn die Mikrobiota-Signatur im Blut konsistent auf verlangsamte Passage reagiert, kann sie künftig als Biomarker dienen, um Risiken frühzeitig zu erkennen.
Damit wird die Arbeit auch über den Weltraum hinaus interessant. Die Forschungslinie bleibt nicht bei „Astronauten bekommen Verstopfung“, sondern zeigt, dass eine verschobene Fermentation mehr als nur Unwohlsein bedeutet: Bei verstärkter Proteinfermentation entstehen unter anderem Verbindungen wie Ammoniak und Wasserstoffsulfid. Solche Stoffwechselprodukte stehen in der Forschung in Verbindung mit nachteiligen Effekten, weshalb sich aus dem Muster im All auch Hypothesen für terrestrische Verdauungsprobleme ableiten lassen. Konkreter wird es bei einem möglichen Gegenmaßnahmenszenario: Das Team nennt als relativ einfache Stellschraube „mehr Ballaststoffe“. Genauer schlagen sie eine Erhöhung langsam fermentierbarer Kohlenhydrate vor, damit die Darmmikrobiota mehr Kohlenhydrat-Substrat vorfindet und weniger stark auf Proteinfermentation angewiesen ist.
Langfristig gewinnt das Thema mit der Missionstimeline an Gewicht. Wenn Einsätze auf dem Mond oder in der Nähe von Marsumgebungen von Monaten auf Jahre anwachsen, steigen die Anforderungen an eine robuste Gesundheitsvorsorge. In der Vergangenheit haben ähnliche Untersuchungen in der Mikrogravitation bereits Fortschritte in anderen Bereichen ermöglicht, etwa bei der Frage nach dem schnellen Knochenverlust im All. Ebenso haben Daten zu Muskelabbau, kardiovaskulären Veränderungen und immunologischen Effekten geholfen, Mechanismen besser zu verstehen, die auch das Altern auf der Erde betreffen. Die vorliegende Studie reiht sich damit in eine Art „biologische Übersetzerarbeit“ ein: Was der Körper im All verändert, liefert Ansatzpunkte, um entsprechende Prozesse im Alltag besser zu diagnostizieren und zu behandeln. Dass die Studie bereits am 29. Juni publiziert wurde, zeigt zudem, wie dynamisch das Feld inzwischen auch außerhalb der Raumfahrtmedizin reagiert.
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