Metabolische Anpassungen bei Torpor

 
Hamster im Starrezustand (Foto Arjen Strijkstra)
Hamster im Starrezustand
 
Bär im Winterschlaf (Foto Jon M. Arnemo)
Winterschlafender Bär 1
Kühlelemente und Setup für die Forschungsarbeit (Foto S. Giroud)
Forschungs-Setup mit KÜhlschrank 2
Respirometrie- system mit Differential-sauerstoff-analysator (FC-2 Oxzilla) (Foto S. Giroud)
Forschungsgeräte 3

Viele Tiere können ihren Stoffwechsel verlangsamen, um in energiearme Zustände zu gelangen. Dieser Zustand - gekennzeichnet durch verringerte Körpertemperatur, Stoffwechselrate und vollständige Inaktivität - wird als Torpor bezeichnet. Der Winterschlaf oder aufeinanderfolgende Torpor-Episoden sind eine wirksame Energiesparstrategie und gehen mit starken physiologischen Anpassungen einher.

Während des Winterschlafes erfüllen Tiere ihren Energiebedarf, indem sie Lipidquellen spezifisch mobilisieren, insbesondere jene mit geringer Unsättigung. Sie bewahren ungesättigte Fettsäuren in ihren Membranen auf um eine ordnungsgemäße Funktion der Organe — z.B Herz oder Gehirn — zu gewährleisten und sparen Proteine ein. Interessanterweise leiden Winterschläfer und heterotherme Tiere weder unter einem signifikanten Verlust an Muskelmasse oder einer Veränderung der Knochenstruktur, noch an oxidativen Schäden oder anderen schädlichen Auswirkungen während des Winterschlafs. 

Beim Wiedererwärmen treten auch dramatische Stoffwechselveränderungen auf: Organe und Gewebe werden schnell wieder perfundiert, während Stoffwechsel- und Oxidationsprozesse einen Höhepunkt erreichen. Zu den beeindruckendsten Anpassungen gehört, dass das Herz während eines ErstarrungsTorporzustands weiterhin im Sinusrhythmus schlägt, obwohl die Herzfrequenz auf einstellige Werte reduziert ist, das Herz-Kreislauf-System drastische Veränderungen erfährt und der Zellstoffwechsel auf ein Minimum reduziert wird.

Im Gegensatz dazu sind einige Haustiere, z.B. Katzen, Hunde oder Schweine, anfälliger für mit Stoffwechselstörungen verbundene Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Nach dem Konzept der vergleichenden Physiologie untersuchen wir die metabolischen Anpassungen, insbesondere die mit dem Lipidstoffwechsel verbundenen, von Tieren im Winterschlaf als Biomimikry-Strategie, um neue Ideen für die translationale Forschung voranzutreiben. Diese Forschung zur Biomimikry ist insbesondere für biomedizinische Anwendungen von großem Interesse, einschließlich der Behandlungen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Stoffwechselstörungen wie Fettleibigkeit bei Tieren und Menschen.

 
Juvenile Gartenschläfer (Foto FIWI)
Juvenile Gartenschläfer
 
 

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