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Neils kleiner Schritt aus pharmazeutischer Sicht

19.07.1999
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30 JAHRE MONDLANDUNG

Neils kleiner Schritt aus pharmazeutischer Sicht

von Christiane Staiger, Neu-Isenburg

Am 20. Juli 1969 erreichte die Apollo-11-Mission ihren Höhepunkt: Neil Armstrong und Edwin Aldrin betraten als erste Menschen den Mond. Aus Anlaß des 30jährigen Jubiläums sind Sie eingeladen, einen Blick in die Bordapotheke dieses und anderer Raumschiffe zu werfen.

Zu Beginn der bemannten Raumfahrt waren nicht nur technische Probleme der Antriebsraketen, Raumanzüge oder Raumschiffe zu lösen, auch die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Organismus waren noch unklar (1). Mit großer Spannung harrte man daher auf die Beantwortung einer Kardinalfrage (2): Wie wird sich ein länger andauernder Zustand der Schwerelosigkeit auf die Körperfunktionen, besonders den Kreislauf, das Bewußtsein, die Reaktionsfähigkeit und die geistigen Leistungen der Raumfahrer auswirken? Man griff zunächst zu Tierversuchen, dabei besonders bekannt geworden sind die Hündin Laika auf sowjetischer und der Schimpanse Enos auf amerikanischer Seite.

Neben der Schwerelosigkeit des Weltraums ist ein zweiter Faktor für die Raumfahrtmedizin von besonderer Bedeutung: Auf dem Weg von der Erde und zurück sind hohe Beschleunigungen von einem Vielfachen der Erdbeschleunigung zu ertragen. Hierzu kann man auf der Erde weitreichende Tests anstellen, in Zentrifugen beispielsweise. Darüber hinaus verfügte man über langjährige Erfahrungen aus der Fliegerei (3), unter anderem deshalb wurden für die ersten Raumfahrtrogramme ausschließlich erfahrene Militärpiloten ausgesucht. Das Schweben im Raum zu trainieren ist schon schwieriger, denn auf der Erde läßt sich mit parabolischen oder vertikalen Flugbahnen nur für zirka eine Minute Schwerelosigkeit erfahren.

Mercury und Wostok

Die ersten Kosmonauten und Astronauten starteten ihre Reise unter besonderer medizinischer Beobachtung. Während der Mercury-Missionen (1961 bis 1963) überwachte die NASA (National Aeronautics and Space Administration, Weltraumbehörde der USA) ständig Atemfrequenz, Blutdruck, EKG und Körpertemperatur (ermittelt durch ein rektal eingeführtes Thermoelement) ihrer Astronauten; Gesicht und Oberkörper wurden während des Fluges gefilmt. In die Raumanzüge waren vier Injektionsspritzen, genannt Astropen, eingearbeitet, die automatisch Medikamente gegen Schmerz (Pethidin), Schock (Metaraminol), Kinetosen (Cyclizin) sowie ein Stimulanz (Amphetamin) injizieren konnten. Mercury-9-Astronaut Cooper schluckte auf Anweisung kurz vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre eine 5-mg-Tablette Dextro-Amphetaminsulfat, um der nach über 33 Stunden im Orbit aufkommenden Müdigkeit entgegenzuwirken. Der medizinische Bericht wies darauf hin, daß damit jedoch nicht die nach der perfekten Landung aufgetretenen orthostatischen Regulationsstörungen gemildert wurden (4).

Wichtige Ergebnisse der ersten Ausflüge ins All waren, daß der Mensch den Zustand der Schwerelosigkeit gut ertragen kann und die Fähigkeit zur Steuerung der technischen Geräte und des Raumschiffes nicht eingeschränkt wird. Auch wenn man heute darüber schmunzeln mag: Die Fragen, ob man im Weltraum ungestört schlucken und Nahrung aufnehmen kann, ob die gastrointestinale Resorption normal verläuft, ob die Funktionen von Blase und Darm beeinflußt werden und mit wieviel mehr Flatulenz ein Raumfahrer zu rechnen hat, mußten ganz ernsthaft erforscht und diskutiert werden. Die mehrtägige Reise zum Mond und die gesunde Rückkehr zur Erde konnte nur erfolgreich geplant und durchgeführt werden, wenn aus medizinischer Sicht möglichst geringe und beherrschbare Risiken absehbar waren (5,6).

Von Gemini und Woskhod...

Die Eroberung des Weltraums war auch ein Wettlauf zwischen den Weltmächten UdSSR und USA, und zunächst hatte die Sowjetunion die Nase vorn (7). Sie schickte mit Gagarin den ersten Mann und mit Tereshkova die erste Frau ins All. Titow war der erste Kosmonaut der länger als 24 Stunden um die Erde kreiste, und Leonov gelang der erste Ausstieg in den freien Weltraum; außerdem sammelte die UdSSR die ersten Erfahrungen mit einer Drei-Mann-Besatzung. m den Rückstand aufzuholen, startete die NASA 1965 die Gemini-Raumflüge. An Bord waren jeweils zwei Astronauten, erfolgreich erprobt wurden wichtige Manöver wie der Ausstieg in den Weltraum und die erste Kopplung zweier Raumschiffe.

Mit der steten Verlängerung der Flugdauer traten weitere medizinische Aspekte in den Vordergrund, die Bekämpfung der Raumkrankheit (Kinetosen) oder der Entkalkungserscheinungen der Knochen (Halisterese) beispielsweise. Für die Ausrüstung der Bordapotheke wurden unter anderem Analgetika, Antibiotika, Amphetamine, Barbiturate, Antioxidantien, Sympathomimetika und Tranquillantien ausgewählt (8, 9).

Auch bei den Darreichungsformen und der Verpackung stellte man sich auf die Besonderheiten der Schwerelosigkeit ein: Eine Tablette aus einem Röhrchen zu schütten oder Blister zu drücken, birgt die Gefahr, daß diese unkontrolliert durch das Raumschiff schwebt und auf Nimmerwiedersehen in einer Ritze verschwindet.

Deshalb wurden Spezialbehälter aus Aluminium entwickelt, auf deren flexibler Klappe die in eine Kapsel eingebrachten Tabletten mit einem Faden aufgenäht waren. Die Anwendung flüssiger Arzneiformen ist im Weltraum schwieriger als auf der Erde, beispielsweise scheitert aufgrund der fehlenden Schwerkraft die Entnahme von Hustentropfen aus einer Tropfflasche. Aus dem gleichen Grund müssen Ampullen zur Injektion vollständig gefüllt sein und dürfen keinerlei Gasblasen enthalten. Auch bei der Anwendung von Augen- und Nasentropfen wird das besondere Verhalten von Flüssigkeiten in der Schwerelosigkeit zur Herausforderung. Heute bringt die NASA im Spaceshuttle eine "flutbare Taucherbrille" zum Einsatz, die Augenbäder erlaubt.

...über Sojus bis Apollo

Apollo 8 war ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zur Mondlandung. Erstmal verließen Menschen den Erdorbit und umkreisten den Mond. Mit dabei waren unter anderem Aspirin, Ampicillin, Diphenhydramin, Secobarbital und Tetracyclin.

Erstaunlich ist, daß obwohl bereits seit 1960 Chlordiazepoxid als erstes Derivat der Benzodiazepine und seit 1963 Diazepam auf dem Arzneimittelmarkt eingeführt waren (10), die NASA noch immer Barbituraten und Neuroleptika den Vorzug gab. Dies läßt vermuten, daß man in einem so umfangreichen Unternehmen wie dem Apollo-Programm mit zahllosen Neuheiten in der Werkstoff- und Raketentechnik wenigstens beim Faktor Mensch weitere unerprobte Neuerungen vermeiden wollte und lieber auf Arzneistoffe vertraute, zu denen in der Flugmedizin langjährige Erfahrungen vorlagen.

Über die Apollo-11-Mission veröffentlichte die NASA ein ausführliches Pressehandbuch mit insgesamt 250 Seiten. Der Eintrag zur Bordapotheke ist mit 14 Zeilen recht kurz gefaßt. Danach enthielt die Medizintasche des Kommandomoduls "Columbia" für die drei Astronauten folgende Tabletten nach Anzahl und Anwendungsgebiet: "Pills in the medical kit are 60 antibiotic, 12 nausea, 12 stimulant, 18 pain killer, 60 decongestant, 24 diarrhea, 72 aspirin and 21 sleeping" (11). Ein weiteres kleines medical kit befand sich im Lunarmodul "Eagle" (Adler) und enthielt vier Tabletten mit Stimulantien, acht gegen Durchfall, zwei Schlaftabletten, vier gegen Schmerzen, 12 Aspirin, eine Flasche mit Augentropfen und Kompressen.

Darüber, wie die Raumfahrer die Medikamente angewendet haben, ist leider wenig bekannt. Immerhin veröffentlichte die sowjetische Weltraumbehörde einige Erfahrungen aus dem Sojus-Programm. Bei den Missionen Sojus 19 und Salut 4 (1975) wurden Fenibut Tabletten (Tranquillizer) von allen Besatzungsmitgliedern eingenommen. Ferner kamen Analgin, Vitaminkomplexe, Panangin (Antiarrhytmikum) und ein "Komplex zur Normalisierung von Stoffwechselprozessen" zum Einsatz (12). Das Verzeichnis der Bordapotheke führt ferner unter anderem Strahlenschutztabletten, Aspirin, Promedol (Analgetikum), Etapersasin (Antiemetikum), Antibiotika, Codein mit Soda, Schlafmittel, Atropin zur Injektion, Tonisierende Mittel, Cordiamin zur Injektion (Stimulanz), Ajmalin, Antihistaminika, Abführmittel, Bellalgin (Metamizol, Benzocain, Belladonnawurzel-Trockenextrakt), Mittel gegen Meteorismus sowie Nasen- und Augensalben auf.

Spaceshuttle

Mit der Einrichtung bemannter Raumstationen und der Einführung eines wiederverwendbaren Raumgleiters, des Spaceshuttle, wurden Weltraumbesuche immer regelmäßiger. Die Liste der möglichen medizinischen Zwischenfälle wuchs, und dementsprechend erstaunt es nicht, daß auch die Zahl der in der Bordapotheke mitgeführten Medikamente größer wurde. 1994 wies die alphabetische Liste der Arzneimittel und Medizinprodukte an Bord des Shuttle über 200 Positionen aus. Einschränkend muß man jedoch hinzufügen, daß einige Arzneimittel sowohl unter Marken- wie auch Freinamen doppelt aufgeführt wurden.

Die Erforschung der Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Organismus ist noch immer nicht abgeschlossen (13, 14), und bei jeder Mission stehen medizinische Experimente auf dem Programm. Zusätzlich werden große Anstrengungen unternommen, den Raumfahrern durch gezielte Rehabilitationsmaßnahmen auch nach einem langen Ausflug ins All die Rückkehr auf die Erde zu erleichtern.

Literatur:

  1. von Braun, W., Multi-Stage Rockets and Artificial Satellites. In: Marbarger, J.P. (Hrsg.), Space Medicine. The Human Factor in Flights beyond the Earth. Urbana, IL 1951. S. 14-30.
  2. (2) Strughold, H., Physiological Considerations on the Possibility of Life Under Extraterrestrial Conditions. In: Marbarger, J.P. (Hrsg.), Space Medicine. The Human Factor in Flights beyond the Earth. Urbana, IL 1951. S. 31-48.
  3. Müller, G., Die gesamte Luftfahrt- und Raumflugmedizin. Düsseldorf 1967.
  4. Schmidt, C.F., Pharmacological support for man on long space flights. Proc. Natl. Acad. Sci. 53 (1965) 1365-1369.
  5. Fruhmann, G., Die drei ersten bemannten Weltraumflüge der USA in medizinischer Sicht. Münch. Med. Wochenschr. 106 (1964) 425-432.
  6. Herrlich, K.-H., Pharmazie und bemannter Weltraumflug. Pharm. Ztg. 110 (1965) 1351-1354.
  7. Günter, T., Vor 30 Jahren: Apollo 11 und der Wettlauf zum Mond. Sterne und Weltraum 38 (1999) 548-556.
  8. Perry, C.J., Drugs in aerospace medicine. Clin. Pharmacol. Therap. 6 (1965) 771-787.
  9. Donatelli, L., I farmaci nella medicina aero-spaziale. Minerva Medica 60 (1969) 843-879.
  10. Leutner, V., Schlaf. Schlafstörung. Schlafmittel. Edition Roche, 5. Aufl., Basel 1993, S. 49-52.
  11. http://www.ksc.nasa.gov/history/apollo/apollo-11/apollo-11-info.html
  12. Neumyvakin, I.P., et al., [Priciples of preparation of medical kits to supply cosmonauts with drugs.] Kosm. Biol. Aviakosm. Med. 12 (1978) 27-31. Apotherkerin Antje Mannetstätter, Floh, danke ich für die Übersetzung aus dem Russischen.
  13. Derendorf, H., Pharmacokinetic/Pharmacodynamic Consequences of Space Flight. J. Clin. Pharmacol. 34 (1994) 684-691.
  14. Lloyd, C.W., Space Medicine: Answering the Challenge. J. Clin. Pharmacol. 34 (1994) 1027-1035.
  15. Sharpe, M.R., Living in space. London 1969, S. 69.
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