Zwei Profibergsteiger, ein Forschungslabor in Köln – und ein simulierter Sauerstoffdruck von 7.000 Metern Höhe. Das ist das Setting für eine ganz besondere Studie, die momentan in der Forschungseinrichtung :envihab des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums in Köln durchgeführt wird. Die Mediziner des DLR und verschiedener Partner wollen dort ein mögliches Therapiekonzept für Herzinfarktpatienten erforschen. Mit dabei: Schöffel-Athlet Ralf Dujmovits. Hier im Blog gewährt er exklusive Einblicke in dieses Abenteuer ganz besonderer Art.

In diesem Teil gibt Dir Ralf einen ersten Einblick ins Labor und geht auf die Hintergründe ein: Worum geht’s bei dieser Studie? Wie könnte Sauerstoffmangel (Hypoxie) zukünftig Herzpatienten helfen? Wie werden in Köln im :envihab bis zu 7.000 Meter simuliert? Warum sind zwei Profibergsteiger die Probanden der Studie, und wie bereiten sie sich darauf vor?

Herzforschung auf 7.000 Metern Höhe?

Während den Vorbereitungs- und Testtagen auf unsere Zeit in der Hypoxie-Kammer hatten wir auch einen Maximalbelastungstest auf dem Fahrradergometer, um unsere aktuellen Leistungsgrenzen festzustellen. | © DLR Felix Oprean

7.000 Meter hohe Berge sind nur in Asien zu finden. Die Luft dort oben ist dünn, es ist extrem kalt, oft stürmisch und es hat reichlich Schnee. Schlechte Voraussetzungen, um Herzforschung zu betreiben.

Etwas einfacher ist dies auf einer Höhe von nur 53 Metern über dem Meeresspiegel: Die Forschungseinrichtung :envihab des DLR in Köln verfügt über ein Labor-Modul, in dem Experimente unter veränderten atmosphärischen Bedingungen durchgeführt werden können. Für die Studie „MyoCardioGen“ wird dort schrittweise – über fünf Wochen hinweg – ein Sauerstoffdruck von 7.000 Meter simuliert. Alle anderen Härten der Höhe werden dabei ausgeschlossen. Die Mediziner des DLR und verschiedener Partner wollen so einen möglichen Nutzen von Sauerstoffmangel für die Zellteilung des Herzen erforschen.

Als Proband für diese Studie unter extremen Bedingungen wurde ich gemeinsam mit meiner Partnerin, Profibergsteigerin Nancy Hansen aus Kanada, ausgewählt. Bis zum 19. Juni werden wir im :envihab leben und dabei zeitweise eine Luft mit einem Sauerstoffgehalt von nur acht Prozent atmen. Was ist jedoch der Hintergrund dieser Studie?

Unser Herzmuskelgewebe: Von Mäusen und Menschen

Kognitionstests sind fester Bestandteil unserer Tage hier in der Hypoxie-Kammer. Wir haben zwei verschiedene Tests, welche wir wechselweise durchführen. Jeder Test besteht aus 10 verschiedenen Aufgaben, mit dem unsere kognitiven Fähigkeiten täglich abgeprüft werden. Wir gehen davon aus, dass unser Reaktionsvermögen und vor allem auch unser Entscheidungsvermögen im Laufe der Zeit deutlich langsamer wird. Was sich allerdings, obwohl wir schon auf 7.000m waren, bisher tatsächlich noch nicht bewiesen hat. | © DLR Felix Oprean

Herzmuskelgewebe beim erwachsenen Menschen (und anderen erwachsenen Säugetieren) kann sich nach einer Schädigung durch einen Herzinfarkt nicht selbst regenerieren. Im Mutterleib entwickeln sich menschliche Babys und deren Herzen unter einem sehr geringen Sauerstoffdruck, vergleichbar mit dem in über 7.000 Metern Höhe. Das Herzmuskelgewebe kann sich bis etwa eine Woche nach der Geburt regenerieren. Forscher an der Universität Texas führten an herzinfarktgeschädigten Mäusen eine geeignete Akklimatisation durch und exponierten diese Mäuse danach für zwei Wochen einer Umgebung mit 7 Prozent Sauerstoff. Das Herzgewebe der Mäuse zeigte eine signifikante Regeneration. Es konnte nachgewiesen werden, dass sich die Herzmuskelzellen zu teilen begannen (Nature: Hypoxia induces heart regeneration in adult mice, 2017).

Was ist das Besondere an diesem Forschungslabor?

Während unserer Tage in der Hypoxie-Kammer wird alle paar Tage die Herzfunktion überprüft. Vor allem auch die Drücke, mit denen das Herz das Blut in die Lunge pumpt. Hier nimmt Dr. Fabian Hoffmann bei mir gerade einen Ultraschall am Herz vor. | © Nancy Hansen

In der „MyoCardioGen“-Studie des DLR soll nun mit Nancy und mir als Probanden gezeigt werden, ob die sauerstoffarme Umgebung von 7.000 Metern die Herzfunktion verbessert und sich erste Hinweise finden lassen, dass sich auch die erwachsenen menschlichen Herzmuskelzellen durch Sauerstoffmangel zur Teilung anregen lassen.

Dass solche Tests hier im :envihab des DLR gemacht werden können, liegt an der weltweit einzigartigen Möglichkeit, innerhalb der Kammer die Umgebungsluft fast nach Belieben zusammenstellen zu können. Das heißt im Falle unserer Studie, dass nach und nach der Sauerstoff-Anteil der Umgebungsluft von den üblichen 21 Prozent auf bis zu 8 Prozent reduziert wird. Das entspricht ungefähr einer Höhe von 7.000 Metern. Dies geschieht, indem Stickstoff fein dosiert in die Kammer gepumpt und dadurch der Sauerstoff-Anteil reduziert wird.

Warum Höhenbergsteiger als Probanden?

Warum das DLR ausgerechnet Höhenbergsteiger für diese erste Studie haben wollte, liegt an unseren zahlreichen Aufenthalten in großer Höhe, die uns erlaubt haben, unsere Körper und deren Reaktionen auf Sauerstoffmangel sehr genau zu kennen. Neben den messtechnischen Möglichkeiten des DLR, das Befinden des menschlichen Körpers bei Sauerstoffmangel zu bewerten, können wir auch unseren subjektiven Input aus jahrelanger Erfahrung heraus beisteuern. So können wir mitentscheiden, ob wir eventuell noch einmal etwas tiefer – sprich bei höherem Sauerstoff-Anteil – übernachten, um der Akklimatisationsphase noch mehr Raum zu geben.

Um während der langen Zeit dieser Studie fit bleiben zu können, hatten wir von Anfang an darum gebeten, in „unserer Kammer“ auch trainieren und fit bleiben zu können. Radeln, Laufen und Klettern wollen wir – um für die Zeit danach nicht wieder bei Null anfangen zu müssen. Für alles hat das DLR eine Lösung gefunden – vor allem von der rotierenden Kletterwand sind Nancy und ich begeistert. Dazu aber mehr im nächsten Blog-Beitrag.

Wie haben wir uns auf die Studie vorbereitet?

Die Dauer einer solchen Studie muss sehr großzügig bemessen sein. Die Akklimatisation des Körpers für große Höhen – sprich niedrigen Sauerstoff-Anteil – braucht Zeit. VIEL Zeit, wenn man keinen gesundheitlichen Schaden nehmen möchte. Und auch hier konnten wir unsere Erfahrung vom Höhenbergsteigen mit einfließen lassen und die Planung der Akklimatisation mit beeinflussen. Fünf Wochen sind für die gesamte Studie vorgesehen, zwei davon bei 8 Prozent Sauerstoffanteil, was einer Höhe von ca. 7.000 Metern entspricht.

Akklimatisation im Wallis

Das Bild zeigt mich im Aufstieg zur Monte-Rosa-Hütte auf dem Gornergletscher – im Hintergrund links in den Wolken ist auch das Matterhorn zu sehen. | © Nancy Hansen

Um weniger Zeit in der Abgeschlossenheit der Kammer verbringen zu müssen, schlugen Nancy und ich vor, zu Beginn der Studie einen Akklimatisationsaufenthalt im Wallis im Bereich der Monte Rosa zu machen, mit Skiern von einer hochgelegenen Hütte zur nächsthöher gelegenen Hütte zu touren und letztlich auf 4.550 Metern auf der Margherita Hütte auf der Signalkuppe, einem der Gipfel der Monte Rosa, zu übernachten. Die Idee fand Anklang, und so waren wir vom 3. bis 9. Mai bei teilweise anspruchsvollen Bedingungen im Wallis unterwegs. Damit konnten wir einen Teil der Anpassung des Körpers an den geringen Sauerstoff-Anteil schon vorab bewältigen.

Beginn der Studie: Angekommen in der Isolation

Seit dem 15. Mai sind wir nun hier im futuristisch anmutenden :envihab des DLR. Versorgt und umsorgt, untersucht, ausgetestet und erforscht von einem supersympathischen und enorm motivierten Team um Professor Jens Tank und Dr. Ulrich Limper. Es geht uns trotz der Isolation und der ‚dünnen Luft‘ sehr gut, wir fühlen uns wohl und sind genauso wie das Team motiviert, die Studie zum Erfolg zu führen.

Tagebucheintrag 24/05/2018: Am Basislager des Mt. Everest

Die vergangene Nacht hier in ‘unserer’ Kammer – erstmals schliefen wir auf 6.000 Meter – war reichlich zäh: Ab 23 Uhr entwickelte Nancy starke Kopfschmerzen. Die Folge: Sie schlief kaum – und wenn überhaupt nur sehr unruhig. Für 6.000 Meter – das entspricht einem Sauerstoffanteil in der Umgebungsluft von 9,5 Prozent – ist das keine völlige Überraschung. Trotzdem haben wir nach eingehenden Untersuchungen heute Morgen in einem gemeinsamen Gespräch mit dem Team um Prof. Jens Tank vom DLR und Dr. Ulrich Limper vom Krankenhaus Köln-Merheim zunächst beschlossen, nochmals vorübergehend auf einen Sauerstoffgehalt zurückzukehren, der einer Höhe von etwa 5.300 Metern entspricht.

5.300 Meter – das ist Äquivalent zu 10,5 Prozent Sauerstoffanteil und ziemlich genau die Höhe des Basislagers am Mt. Everest auf der nepalesischen Seite.

 

Wir haben ein sehr vertrauensvolles Verhältnis zu Prof. Dr. Jens Tank und Dr. Uli Limper (vlnr). Wir halten jeden zweiten bis dritten Tag eine Lagebesprechung ab, bei der wir auch unser Akklimatisationsprofil anpassen. Das sind sehr gute und produktive Treffen, bei denen wir die aktuelle Situation und unseren Zustand besprechen und dann die weitere Akklimatisation und den Fortgang der Untersuchungen festlegen. | © Ralf Dujmovits

Wie es Nancy und Ralf in der Kammer weiterhin ergeht, welches Training sie noch absolvieren und was die Untersuchungen ergeben – davon berichtet Dir Ralf Dujmovits ganz bald hier im Blog! 

Ralf Dujmovits kennt Länder wie Peru, Kanada, Tansania, Pakistan, Thailand, Norwegen oder auch Island vor allem von oben – wenn er von Bergen wie dem Mount McKinley, dem Huascarán, dem Kilimanjaro oder dem Nanga Parbat blickte. Er stieg auf allen sieben Kontinenten auf die höchsten Berge. Er stand als erster Deutscher auf den Gipfeln aller 14 Achttausender. Als Höhenbergsteiger und staatlich geprüfter Berg- und Skiführer führte er mehr als 50 Expeditionen durch. Alleine in Nepal stieg er bei über 50 Aufenthalten auf Gipfel, die höher als 6.000 Meter sind.

Zum ersten Mal in seinem Leben wird er – gemeinsam mit seiner Partnerin, der kanadischen Profibergsteigerin Nancy Hansen – über Wochen hinweg in dünner Luft leben – in der Forschungseinrichtung :envihab des DLR. Über seine Zeit als Proband der „MyoCardioGen“ berichtet er in diesem Blog.

Titelbild: Das erste Sonnenlicht auf dem Breithorn 4.164 m (links), Dent d’Herens 4.174 m (mitte) und auf dem Matterhorn 4.478 (rechts), gesehen von der Margherita-Hütte ganz früh am Morgen. | © Ralf Dujmovits