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Raumfahrtmedizin (Fach) / alles (Lektion)

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• Gefäßtonus in Schwerelosigkeit Jugularvenen-Durchmesser steigt um 40% Kleine Mesenterialvenen: Durchmesser steigt dramatisch und Ansprechbarkeit auf Noradrenalin sinkt stark Peripherer Gefäßwiderstand sinkt stark
• Anämie - Blutarmut Nieren schütten weniger Erythropoetin (EPO) aus ⇒ die Produktion von roten Blutkörperchen im Knochenmark sinkt. Beginnt innerhalb von 4 Tagen. Rote Blutkörperchen sind um 10 bis 20% innerhalb von 2-3 Wochen verringert Nach 3 Monaten ist die Anzahl der roten Blutkörperchen um ca. 15% reduziert Durch Extravasation kommt es zu einer Bluteindickung um 10 – 15%
• Medizinische Vorkommnisse •  Augenverletzungen (Fremdkörper)•  Vergiftungen•  CO und Rauchgase nach Feuer, Äthylenglykol, CO2•  Zahnabszesse•  Harn- und Nierensteine•  Hautinfektionen•  Erfrierungen (EVA)•  Depression, Burnout Evakuierungen wegen Herzrhythmusstörungen, Prostatitis, Sepsis, Vergiftung nach Brand, psychologische Probleme
• Knochenstoffwechsel in Mikrogravitation Knochenformation sinkt Knochen resoorption steigt
• was hilft gegen die Knochenabbau? Vitamin K
• Muskelschwäche in Schwerelosigkeit Betroffen: Bein- und Rückenmuskulatur Verlust an willkürlicher Muskelkraft u. –schnelligkeit → Schwäche Verlust an Muskelvolumen bzw. –masse → Atrophie Die Schwäche setzt früher ein als die Atrophie willkürlicher Kraftverlust (%) > Massenverlust (%) Beispiel: Befunde an der Wade von 3 Astronauten nach 6 Monaten auf der Raumstation MIR (trotz 2 Stunden/Tag Laufbandtraining): Kraft: -20% bis -48% Muskelvolumen: -6% bis -20%
• Temperaturregulation Gleichgewicht von Wärmeproduktion und -abgabe Mensch ist ein gleichwarmes Lebewesen – Thermoregulator (homöotherm) Körperkerntemperatur 36,8 – 37,2°C, schwankt zirkadian, mit Zyklus und Aktivitätsniveau (zw. 35 – 40°C) Durchblutung der Haut und Extremitäten Vasokonstriktion wärmt - ärmeproduktion – Kältezittern Vasodilatation kühlt - Kühlung - Schwitzen
• Immunologie schlagartig:Abnahme Lymphozytenzahl Abnahme Lymphozytenaktivität Abnahme Zytokinbildung Abnahme verzögerte Hyper- sensibilität Verbessertes Wachstum von Bakterien Höhere Resistenz von Bakterien Eigenes Mikroklima für Bakterien und Pilze
• Warum ist die Immun-funktion verändert? Hohes Maß an physischem und psychischem Stress? - Erhöhung von Stresshormonen im Blut Strahlung? Schwerelosigkeit? - frühe T-Zell-Aktivierung gestört, Organisation des Zytoskeletts und Mikrotubuli gestört Kurzzeit- oder Langzeit-Problem? Konsequenzen: Infektionen verzögerte Wundheilung Reaktivierung latenter Virusinfektionen Krebserkrankungen Autoimmunerkrankungen Allergien Gegenmaßnahmen (angedacht): Erzeugung künstlicher Schwerkraft z.B. Kurzarm-Zentrifuge täglich
• Psychische Betreuung Astronautenauswahl Select - out: keine Leistungsdefizite, Gruppenkompatibilität, Langzeit-Mehrfachbelastungsfähigkeit Select -in: Kompatibilität, Missionsspezifika Astronautentraining Gruppendynamik - Führungs- verhalten in kleinen Gruppen Cross-kulturelles Verhalten Training in Isolation: Gruppenfunktion Autogenes Training Familienbetreuung: Aufklärung über Missions- spezifika, Gefahren, Kommunikationsmöglichkeiten Unterstützung bei privaten Problemen, Umgang mit „Celebrity Status“, Zugang vor Start Flugunterstützung Crew-Ground-Interaktion, psycholog. Verlaufsbeobachtung „Tracking“, private Kommunikation, Abwechslung - nach dem Flug ist vor dem Flug  lebenslange Betreuung auch nach Ausscheiden
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• Visual Impairment and Intracranial Pressure (VIIP) Syndrome Ca. 40% der Astronauten, die von einer Langzeit-Mission zurückkommen weisen ein VIIP Syndrom auf. ~29% der Astronauten erfahren nach einer Kurzzeitmission eine Reduktion im Fern-und/oder Nahvisus ~60% der Astronauten erfahren nach einer Langzeitmission eine Reduktion im Fern-und/oder Nahvisus VIIP Veränderungen Erweiterung der Sehnervenscheide Augapfelabflachung Hyperopisierung Sehnervenkopfschwellung Reduzierte Sehschärfe Aderhautfalten Anzeichen von erhöhtem intrakraniellem Druck Cotton Wool Spots (Gesichtsfeldveränderungen)
• Erhöhter Hirndruck (normal bis 10mmHg) Symptome Kopfschmerzen → Trias Erbrechen → Trias Stauungspapille → Trias Schwindel Augenmuskellähmung Bradykardie Bewußtseinsstörungen Koma Ursachen zu hohe Produktion zu wenig Resorption Abfluss blockiert
• Geschlechtsunterschiede Demographie/Sozialstatus 129 NASA ISS Astronauten103 Männer:   -  2 Jahre älter  -  Mehr militärische Erfahrung26 Frauen  -  Doppelt so häufig promoviert  -  Weniger Kinder
• Mars 500: Fragestellungen Adaptation, Gruppenstruktur und Kommunikation Assoziation zw. psych. und kardialen Funktionen Körperliche Fitness und Komposition Lernen, Training und Erhalt komplexer Skills Stress und Immunsystem Wirkung blauen Lichts auf Wachheit und Schlaf-Wach-Verhalten Auswirkung gruppendynamischer Effekte und Einsamkeit auf kognitive und emotionale Adaptation Einfluss körperl. Aktivität und Nahrung auf das serotonerge System und Zusammenhang mit Leistung und Stimmung Erhalt medizinischer Fähigkeiten Mikrobiologische Ökologie und menschl. Gesundheit Omega-3 und psych. Wohlbefinden Persönliche Werte: Kompatibilitat und Adaptation
• Kernkompetenzen Raumfahrtmedizin Prävention Fernbetreuung Individualisierung  für Gesundheit und Leistungsfähigkeit
• Hauptfragen der Astro- und Exobiologie: Gibt es Leben auf anderen Himmelskörpern? Gibt es Leben im Weltraum? Entstand das Leben auf der Erde oder wurde es importiert? Sind wir die einzigen intelligenten Lebewesen im Weltall?
• Vorstufen des Lebens und Kometen •   Blausäure•   Ameisensäure•   Formaldehyd•   komplexe Kohlenstoffverbindungen Leben basiert auf Molekülen aus dem Weltall Kometen stammen vom Rand des Sonnensystems und transportieren Wasser, Gase und organische Materialien zur Erde („Regen aus dem Weltraum“) Bestandteile von Kometen: Eis (Wasser, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid) komplexe organische Substanzen lebendes Material - oder Lebensspuren?
• Ebenen der Präbiotischen chemischen Evolution Uratmosphäre Komplexe Chemie Proteine Nukleinsäuren Zelle organische Moleküle entstehen
• Ursprung des Mondes Der Ursprung des Mondes ist nach wie vor nicht völlig geklärt. - Wahrscheinlich durch Riesenimpakt aus der Ur-Erde herausgerissen -
• Leben außerhalb der Erde - Was sind die Randbedingungen? Wasser    -    flüssig   -    „Lösungsmittel“ Temperatur <0°C - 115 °C    -   Lösungsmittelliquidität/ chem. Stabilität pH 0,5 - 12,5 ch  emische Stabilität Strahlung      ???      Deinococcus radiodurans Druck 0 - >350 Atm     gutes Wachstum! Salinität     > 0 - 37,5% NaCl    Sättigungskonzentration
• Leben außerhalb der Erde - Wonach sollen wir suchen? Kohlenstoffchemie Energiequelle  -  wenig Gefahren Wasser
• Postulierte Mars-Biosphäre Plankton unter dem Eis Mikrobengesellschaften am Boden eisbedeckter Seen im Permafrost Ausweitung der Artenvielfalt endolithisch endoevaporitisch unterirdische „Steinfresser“ entweder ausgestorben oder in unterirdischen „Oasen“ unterirdische Mikrobengesellschaften in unterirdischen hydrothermalen Quellen? Dauerformen als “Überlebenskünstler” Bakteriensporen Der frühe Mars: Chancen für die Entstehung von Leben gut•Marsepochen: - Mögliche Rückzugsgebiete - Überlebenskünstler•Der heutige Mars: - Suche nach Lebensspuren: Vorstufen, Fossilien, Mikroben - Mögliche Oasen - Ursachen der Toxizität der Oberfläche - Notwendigkeit von Planetary Protection
• Transport im Weltraum: Meteoritenszenarium Weltraumparameter:•   Vakuum•   Solare UV Strahlung•   Kosmische Strahlung•   Extreme Temperatur•   Mikrogravitation•   Zeit
• Transport im Weltraum: Testorganismen Sporen von Bacillus subtilis oder andere Anhydrobionten Osmophile Mikroorganismen (Endoevaporite) Endolithische microbielle Gesellschaften
• Ausbreitung des Lebens im Weltraum „Panspermie“ Transport von Mikroorganismen im Innern von Felsbrocken ist möglich Bei Schutz gegen UV und kosmische Strahlung können Mikroorganismen vermutlich 100 000 oder gar Millionen Jahre überleben ⇒Der Weltraum ist kein absolutes Hindernis für die Ausbreitung des Lebens im Sonnensystem Meteore bezeichnet man die Leuchterscheinung beim Verglühen eines Meteoriten in der Atmosphäre Meteorite bringen festes Material auf die Erde (typ: Stein-Eisen). Die meisten kommen aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Wenige kommen vom Mars oder dem Mond. Durch Meteorite könnte Leben zur Erde importiert werden.

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