Flüssigkeitsverteilung und Thermoregulation unter Bettruhe mit und ohne körperliches Training: Berliner BedRest Studie

Abstract

Langandauernde Schwerelosigkeit verursacht eine Vielzahl physiologischer Veränderungen, die die Leistungsfähigkeit der Astronauten einschränken und ihre Rückkehr zur Erde problematisch machen können. Deshalb ist es wichtig diese Veränderungen zu untersuchen und geeignete Gegenmaßnahmen zu entwickeln. An der Berliner BedRest Studie nahmen 20 männliche Probanden im Alter von 23 bis 43 Jahren teil. Die Untersuchungen fanden in fünf Zeiträumen über jeweils acht Wochen statt. Die Probanden wurden in eine trainierende und eine nicht trainierende Gruppe unterteilt. Die Probanden der Trainingsgruppe absolvierten ein tägliches Vibrationsmuskeltraining. Gemessen wurde die Körpermasse, die Körperzusammensetzung mittels Bioimpedanzanalyse, die Schichtdicken der unteren Extremität mittels Hochfrequenzultraschall, die Körperkern und -schalentemperatur sowie der transepidermale Wasserverlust. Der Fokus der Ergebnisbetrachtung lag auf den Veränderungen in der Anpassungs- und in der Aufstehphase. In der Anpassungsphase kam es zu einer Abnahme der Körpermasse und der Gewebeschichtdicken der unteren Extremität bei gleich bleibendem Gesamtkörperwasser bei der Nicht-Trainingsgruppe. Bei der Trainingsgruppe gab es keine signifikanten Veränderungen. In der Aufstehphase kam es in beiden Gruppen zu einer Zunahme der Körpermasse verbunden mit einer Zunahme des Gesamtkörperwassers und der Gewebeschichtdicken der unteren Extremität, wobei die Veränderungen in der Nicht-Trainingsgruppe signifikant stärker waren als in der Trainingsgruppe. In der Nicht-Trainingsgruppe kam es in der Aufstehphase zu einer Zunahme der Körperkerntemperatur bei gleichzeitiger Abnahme des transepidermalen Wasserverluts, wohingegen die Trainingsgruppe eine gleich bleibende Körperkerntemperatur bei tendenzieller Zunahme des transepidermalen Wasserverlusts zeigte. Insgesamt ließen sich deutliche protektive Effekte des Vibrationsmuskeltrainings sowohl während der Liegeperiode als auch nach Beendigung dieser zeigen. So blieb die für den Aufenthalt in Schwerelosigkeit typische Körperwasserumverteilung von peripher nach zentral bei der Trainingsgruppe aus. Auch die in der Nicht- Trainingsgruppe in der Aufstehphase auftretende Einschränkung der Thermorgulationskapazität ließ sich für die Trainingsgruppe nicht zeigen.

Continuous absence of gravity causes numerous physiological changes that can limit the performance of astronauts and can make their return to earth problematic. It is therefore important to study such physiological changes in order to develop appropriate counteractive measures. Twenty male subjects, aged between 23 and 43 years participated in the Berlin BedRest (BBR) Study. Examinations were conducted at five time points each lasting eight weeks. Subjects were randomly allocated to an exercise or a non-exercise group. Exercise group subjects performed muscle vibration training daily. Body mass, body composition determined by bioimpedance analysis, tissue thickness of the lower limb assessed by high-frequency ultrasound, core and surface body temperature, and trans-epidermal water loss were measured regularly. Analysis focused on physiological changes during the recovery and first movement phases. The non exercise group showed a reduction in body mass and an increasement of the tissue thickness of lower limb during the recovery phase, while the total body water remained stable. The exercise group showed no significant changes. An increase in body mass, total body water and tissue thickness of lower limb were seen during the first movement phase in both groups, but the changes were significantly greater in the non exercise group. Moreover, there was an increase in core body temperature together with a decline in trans-epidermal water loss in the non exercise group during the first movement phase, while the exercise group kept a constant core body temperature with a trend to augmented trans-epidermal water loss. Overall, muscle vibration training was associated with considerable protective effects during and after prolonged bed rest. In the absence of gravity typical redistribution of body water from peripheral to central did not appear in the exercise group. In addition, the massive dysfunction in thermo regulatory capacity seen in the non exercise group during the first movement phase was not present in the exercise group.