Geschlechtsspezifische kardiometabolische Reaktionen während einer Mikroschwerkraft-Simulation in der VIVALDI-Trockenimmersion der Europäischen Weltraumorganisation

Warum Schweben im Wasser uns etwas über Raumfahrt und Gesundheit lehrt

Was geschieht mit dem menschlichen Körper, wenn die Schwerkraft weitgehend verschwindet, wie das im Weltraum der Fall ist? Diese Frage ist nicht nur für Astronauten relevant, sondern auch für Menschen auf der Erde, die längere Zeiten inaktiv verbringen, etwa bei Krankheit oder im Alter. In dieser Studie nutzten Forschende eine clevere erdgebundene Methode, die sogenannte Trockenimmersion: Freiwillige liegen fünf Tage in einem warmen Wassertank, eingehüllt in ein wasserdichtes Gewebe, sodass sie nicht nass werden. Dieses Setting ahmt einige Effekte der Schwerelosigkeit gut nach und erlaubt es, nachzuverfolgen, wie Herz, Blut, Stoffwechsel, Muskeln, Knochen und Blutgefäße sich bei Frauen und Männern anpassen.

Ein Wassertank, der Schwerelosigkeit simuliert

Die Trockenimmersion beseitigt den üblichen Druck des Körpergewichts und bewirkt eine Verschiebung der Körperflüssigkeiten von den Beinen Richtung Brustkorb und Kopf, ähnlich wie auf der Umlaufbahn. Die Europäische Weltraumorganisation führte zwei nahezu identische fünf Tage lange Kampagnen durch: eine mit 18 gesunden Frauen und eine mit 19 gesunden Männern. Vor, während und nach der Immersion maßte das Team Herz- und Blutdruckreaktionen, Blutvolumen und Flüssigkeitshaushalt, Schlaf, körperliche Aktivität, Muskelkraft, Blutfette und Blutzucker, Knochenmarker sowie Signale von Blutgefäßen. Die Teilnehmenden durften strikt nicht aufstehen, wodurch das Experiment zu einem kontrollierten Modell extremer, aber reversibler Inaktivität wurde.

Wie Herz und Kreislauf belastet werden

Bereits wenige Stunden nach Beginn der Trockenimmersion sank das Plasmavolumen bei beiden Geschlechtern um etwa ein Viertel, da Flüssigkeit nach oben verlagert und dann über den Urin ausgeschieden wurde. Dadurch wurde das Blut zähflüssiger und das Gesamtkörperwasser verringerte sich, insbesondere das extrazelluläre Volumen. Das Herz reagierte mit einer höheren Ruhe- und Belastungsfrequenz, während seine Leistungsfähigkeit bei maximaler Anstrengung abnahm. Als das Team die Toleranz gegenüber einer starken, kopfwärtigen Blutverlagerung mit einem Gerät testete, das Blut in Richtung Unterkörper zieht, hatten sowohl Frauen als auch Männer nach der Immersion größere Schwierigkeiten, damit umzugehen. Frauen erreichten jedoch häufiger beinahe Ohnmachtswerte bei höheren Stressniveaus, und die Gefäße in den Extremitäten mussten stärker verengen, um den Blutdruck aufrechtzuerhalten — ein Hinweis auf etwas geringere Belastbarkeit, wenn die Schwerkraft plötzlich wieder wirkt.

Muskeln, Stoffwechsel und Blutfette unter Stress

Die Beinmuskulatur, die nun nicht mehr das Körpergewicht tragen musste und sich kaum bewegte, zeigte deutliche Anzeichen schneller Dekonditionierung. Bewegungssensoren an den Knöcheln verzeichneten einen zehn- bis fünfzehnfachen Rückgang der täglichen Bewegungssignale, und Krafttests ergaben nach nur fünf Tagen einen Verlust der Knieextensionskraft von etwa acht Prozent in beiden Geschlechtern. Gleichzeitig verschob sich die Zuckerverwertung und Fettverarbeitung in eine ungesündere Richtung. Bei Glukosetoleranztests benötigten sowohl Frauen als auch Männer mehr Insulin, um den Blutzucker zu kontrollieren, ein Zeichen verminderter Insulinsensitivität. Frauen zeigten einen stärkeren Abfall der Insulinsensitivität und einen größeren Anstieg eines berechneten Indexes, der mit zukünftigem Arterioskleroserisiko verknüpft ist. Nüchternwerte der Blutfette, einschließlich Triglyceride und des „schlechten“ Cholesterins, stiegen bei allen, und ein Hormon, das normalerweise gesünderen Fett- und Zuckerstoffwechsel unterstützt, sank, insbesondere bei Frauen.

Knochen und Blutgefäße reagieren auf Entlastung

Da die Knochen nicht mehr das Körpergewicht tragen mussten, veränderte sich auch ihr interner Erneuerungszyklus. Marker für Knochenaufbau im Blut sanken während der fünf Tage kontinuierlich und blieben auch zwei Tage nach der Erholung niedrig, während Marker für Knochenabbau anstiegen, besonders bei Frauen. Der Blutcalciumspiegel erhöhte sich, konsistent mit der Freisetzung von Mineralien aus dem Knochen ins Blut. Gleichzeitig zeigte die Innenschicht der Blutgefäße Anzeichen von Aktivierung oder leichter Reizung, und Faktoren, die mit Neubildung von Gefäßen verbunden sind, stiegen bei beiden Geschlechtern an. Die Venen in den Waden hingegen schienen mechanisch geschützt zu bleiben, vermutlich weil der umgebende Wasserdruck die unteren Beine während der Immersion durchgehend komprimiert — ein wichtiger Unterschied zum echten Raumflug.

Was das für künftige Weltraummissionen und das Leben auf der Erde bedeutet

Insgesamt erzeugten fünf Tage Trockenimmersion eine schnelle, multisystemische Belastung von Herz, Kreislauf, Stoffwechsel, Muskeln, Knochen und Gefäßinnenhaut, die bei Frauen und Männern sehr ähnlich aussah, mit einigen wichtigen Nuancen. Frauen neigten etwas stärker zu niedrigem Blutdruck, wenn die Schwerkraft wieder angewandt wurde, zeigten einen größeren frühen Verlust der Insulinsensitivität, einen stärkeren Anstieg eines Blutfett-Risikowerts und ausgeprägtere Signale für Knochenabbau. Diese Ergebnisse bestätigen, dass Trockenimmersion ein leistungsfähiges und praktikables Instrument ist, um die Reaktion des Körpers auf nahezu schwerelose Bedingungen und tiefe Inaktivität zu untersuchen. Sie unterstreichen auch die Notwendigkeit, Schutzstrategien wie Trainings- und Ernährungspläne geschlechtsspezifisch anzupassen, sowohl für die Ausweitung der Raumfahrt als auch für medizinische Ansätze zur Bekämpfung der schädlichen Folgen langanhaltender Inaktivität hier auf der Erde.

Zitation: Robin, A., Navasiolava, N., Bergouignan, A. et al. Sex-specific cardiometabolic responses during microgravity simulation in European Space Agency VIVALDI dry immersion. Commun Med 6, 301 (2026). https://doi.org/10.1038/s43856-026-01540-7

Schlüsselwörter: Mikrogravitation, Trockenimmersion, kardiometabolische Gesundheit, Geschlechtsunterschiede, Weltraummedizin