Aktuelle Forschungen zu den Winterschlafgewohnheiten kleiner Säugetiere, insbesondere von Hamstern, könnten überraschende Auswirkungen auf langfristige Raumflüge und sogar die Verhinderung von Muskelschwund bei Patienten auf der Erde haben. Während Menschen keinen natürlichen Winterschlaf halten können, enthüllen Wissenschaftler jetzt die biologischen Mechanismen, die es Tieren ermöglichen, längere Perioden extremer Kälte und Inaktivität ohne nennenswerten Muskelabbau zu überstehen.
Das Problem des menschlichen Winterschlafs
Bei den meisten Tieren, einschließlich des Menschen, führen längere Inaktivitätsphasen bei niedrigen Temperaturen zu Muskelatrophie – dem Abbau von Muskelgewebe. Dies liegt daran, dass Muskelstammzellen, die für Reparatur und Erhaltung verantwortlich sind, unter rauen Bedingungen abgebaut werden. Überwinternde Tiere wie Hamster vermeiden dieses Schicksal jedoch, indem sie in einen Zustand gelangen, in dem Muskelstammzellen lebensfähig bleiben und ihre Aktivität im Wesentlichen unterbrechen, bis wieder wärmere Bedingungen herrschen.
Wie Tiere es machen: Eine umkehrbare Pause
Eine im The FASEB Journal veröffentlichte Studie zeigt, dass Muskelstammzellen im Winterschlaf nicht absterben; sie treten in einen Ruhezustand ein. Dadurch können Tiere den ganzen Winter über Energie sparen und Muskelgewebe erhalten. Wie der Biochemiker Mitsunori Miyazaki von der Universität Hiroshima erklärt, unterdrücken die Zellen „die Muskelreparatur aktiv auf kontrollierte und reversible Weise“. Wenn die Temperaturen steigen, wird die Muskelreparatur nahtlos fortgesetzt.
Auswirkungen auf den Menschen
Diese Entdeckung hat weitreichendes Potenzial. Forscher gehen davon aus, dass das Verständnis dieses Prozesses dazu beitragen könnte, den Muskelverlust in mehreren menschlichen Szenarien zu mildern:
- Alterung: Verhindert altersbedingten Muskelschwund.
- Längere Bettruhe: Reduziert die Atrophie bei Patienten, die über längere Zeiträume ans Bett gefesselt sind.
- Medizinische Hypothermie: Schutz der Muskeln während der therapeutischen Kühlung.
- Langzeitraumflug: Hier glänzt die Forschung; Astronauten erleiden in der Schwerelosigkeit einen schweren Muskelverlust. Die Nachahmung des Winterschlafmechanismus könnte längere und gesündere Weltraummissionen ermöglichen.
Das Ziel besteht nicht unbedingt darin, Menschen in den Winterschlaf zu versetzen, sondern darin, die zellulären Mechanismen nachzubilden, die es Tieren ermöglichen, Muskelgewebe bei längerer Inaktivität und extremen Bedingungen zu schützen.
„Zu verstehen, wie Muskelstammzellen extreme Kälte überleben und gleichzeitig ihre Aktivität vorübergehend reduzieren, könnte nützliche Erkenntnisse zur Verhinderung von Muskelschwund beim Menschen liefern … Es könnte auch Hinweise zum Schutz der Muskeln während eines Langzeitflugs ins All liefern.“ —Mitsunori Miyazaki.
Der nächste Schritt besteht darin, zu lernen, wie man diese biologischen Prozesse für die menschliche Anwendung nutzbar macht. Dies könnte die Art und Weise, wie wir langfristige Raumfahrten und den Muskelerhalt angehen, grundlegend verändern.
