Wie wirkt die Schwerelosigkeit auf unsere Nervenzellen?

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Untersuchung der Zellstabilität und Zellmembran

Darüber hinaus wird die Zellstabilität in weiteren Versuchen getestet. Kommt es tatsächlich zu Umbauvorgängen am Zytoskelett, so deutet dies auf eine Reduktion der Steifigkeit hin. Anders ausgedrückt, die Zellen lassen sich leichter verformen.

Mittels eines neuen Geräts der Firma Zellmechanik Dresden soll dieser Frage auf den Grund gegangen werden, die Anpassung des Geräts an die Nutzung in einem Parabelflugzeug läuft derzeit. Die Zellen werden in einem Flüssigkeitsstrom gebündelt und mittels einer hochauflösenden Kamera aufgenommen. Der Flüssigkeitsstrom wird nach festgelegten Parametern variiert und erzeugt so unterschiedlichen Druck auf die Zelle.

Anschließend wird die Verformung der Zellen bewertet und verglichen, was Rückschlüsse auf den Zustand des Zytoskeletts zulässt. In Kombination mit Messungen am Flumias erhoffen sich die Forscher Klarheit über den veränderten Zustand der inneren Zellstruktur. Der große Vorteil der Zellmechanik liegt in der einfachen Anwendbarkeit, es ist keine Farbstoffzugabe nötig.

Darüber hinaus können bis zu 1000 Zellen pro Sekunde gemessen werden. Es ist auch geplant, die Veränderung der Steifigkeit in Newton, der SI-Einheit für Kraft, umrechnen zu können, was einen deutlichen Gewinn an Aussagekraft bedeuten würde.

Die Eigenschaften der Zellmembran lassen sich ebenfalls mittels spezieller Farbstoffe untersuchen, die dann mithilfe eines Hochdurchsatz-Plattenlesers ausgelesen und ausgewertet werden. Verwendet wurde der Hochdurchsatz-Plattenleser Pherastar FS von BMG Labtech.

Hierbei konnte gezeigt werden, dass sich die Erregbarkeit von neuronalen Zellen bereits auf der zellulären Ebene verändert (Offenwahrscheinlichkeit von Ionenkanälen, Ruhepotenzial) und es darüber hinaus zu einer Veränderung der Membranviskosität kommt. Einfach ausgedrückt, die Zellmembran wird in Schwerelosigkeit flüssiger, in erhöhter Schwerkraft fester. Wurden diese Versuche zuerst nur an künstlich erzeugten Vesikeln durchgeführt, so bestätigten sich die Ergebnisse auch an Untersuchungen lebender Zellen.

Dies wirft eine Reihe von neuen Fragen auf, denn wenn die Zellmembran ihre angestammte Viskosität verändert, verändern sich dadurch auch die Aktivität aller assoziierter Membranproteine. Damit lässt sich beispielsweise die veränderte Aktivität der Ionenkanäle erklären.

Ebenfalls von der Membranviskosität betroffen ist der Transport und Einbau von Substanzen in und durch die Zellmembran. Besonders interessant ist dies im Hinblick auf den Einbau von Medikamenten. Es stellt sich die Frage, ob Medikamente im All weiterhin so wirken wie auf der Erde. Erste Versuche hierzu laufen bereits und sollen an Bord einer weiteren ballistischen Rakete Aufschluss geben.

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