- Murmeltiere murmeln sich in den Winterschlaf - Ingo Arndt
Ungesättigte Fettsäuren aus Pflanzenölen wie Kürbiskernöl und Rapsöl gelten als gesund, der menschliche Körper kann die lebensnotwendigen essentiellen Fettsäuren allerdings nicht selbst herstellen und muss Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren mit der Nahrung aufnehmen − bisher nahm man an, dass bei Säugetieren die Komposition der Nahrungsmittel weitgehend die Fettsäuren-Zusammensetzung der Zellmembranen bestimmt, diese Annahme ist nun hinfällig: "Unsere Ergebnisse von Murmeltieren könnten unser derzeitiges Verständnis des Fettstoffwechsels völlig umkrempeln. Die Auffassung, nur die Zusammensetzung unserer Nahrung hätte Einfluss auf die Zusammensetzung unserer Zellmembranen, ist nicht mehr haltbar", erklärt Professor Walter Arnold am 13. April 2011; Prof. Arnold ist Institutsvorstand des Forschungsinstituts für Wildtierkunde und Ökologie der Veterinärmedizinischen Universität in Wien.
Fettsäuren stecken in der Lipid-Doppelschicht der Zellmembran
Die Plasmamembran unserer Zellen besteht aus einer Lipid-Doppelschicht von Phospholipiden, darin sind auch mehrfach ungesättigte essentielle Fettsäuren eingelagert, die bei trockener Haut oder Krankheiten wie Neurodermitis und Schuppenflechte eine wichtige Rolle spielen − bei Murmeltieren spielen sie zudem eine wichtige Rolle bei der Anpassung an Veränderungen der Körpertemperatur: Während Säugetiere wie der Mensch im Winter die Körpertemperatur nur ein bisschen reduzieren, reduziert das Alpenmurmeltier während seines sechs- bis siebenmonatigen Winterschlafs die Körpertemperatur auf etwa fünf Grad Celsius bis knapp über die Umgebungstemperatur.
Murmeltiere verändern die Fettsäure-Komposition der inneren Organe
Bevor sich Murmeltiere gemeinsam in ihren Erdbauten gemütlich in den Winterschlaf murmeln, stellen sie vor Beginn des Winterschlafs innerhalb weniger Tage die Zellmembranen der inneren Organe auf die niedrigen Betriebstemperaturen ein. Die österreichischen Forscher fanden heraus, dass besonders der Gehalt an Omega-3-Fettsäuren wie Docosahexaensäure (DHA) und Omega-6-Fettsäuren wie Linolsäure (siehe Grafik) im Herbst zu Beginn des Winterschlafs dramatisch anstieg: Die Murmeltiere bauten mehrfach ungesättigte Fettsäuren (Polyunsaturated fatty acids, PUFA) in die Zellmembranen von Herz und Leber ein, gleichzeitig sank der Anteil von einfach ungesättigten Fettsäuren (Monounsaturated fatty acids, MUFA). Vermutlich wird der Körper der Murmeltiere so in die Lage versetzt, während des Winterschlafs auch bei niedriger Körpertemperatur noch tadellos zu funktionieren. Dagegen ändert sich im Frühling die Zusammensetzung der Fettsäuren in umgekehrter Weise: Am Ende der Winterschlafperiode werden MUFAs eingebaut und PUFAs ausgebaut, die Murmeltiere stellen so die Zellmembran auf die "normale" Betriebstemperatur ein.
Säugetiere ändern die Anteile verschiedener Fettsäuren in den Zellmembranen
Die neuen Studienergebnisse zeigen, dass Säugetiere die Fettsäure-Komposition ihrer Plasmamembranen schneller und deutlicher ändern können als bisher bekannt war. Nachdem sich Murmeltiere in den Winterschlaf gemurmelt haben, nehmen sie keine Nahrung zu sich, selbst nach dem Ende des Winterschlafs finden sie wegen der dicken Schneedecke oft lange kein Futter: Deshalb müssen die Fettsäuren, die während dieser Ruhezeit in die Zellmembranen eingebaut werden, aus dem Speicherfett der Tiere kommen. Da die Fettsäuren in den Organen in hohen Konzentrationen angereichert werden, müssen die Fettsäuren vom weißen Fett in die Organe transportiert werden − dies spricht für einen bisher noch unbekannten selektiven Fettsäure-Transportmechanismus. Da die Murmeltiere tief unter der Erde in ihren Erdbauten herummurmeln, wird der physiologische Mechanismus vermutlich von einer inneren Jahresuhr gesteuert.
Relevante Forschungsergebnisse für die Medizin?
Die Studienergebnisse können sogar relevant für die Humanmedizin sein, da es relativ unwahrscheinlich ist, dass diese physiologischen Mechanismen nur bei Winterschläfern auftreten: So steigt beim Säugetier Mensch das Risiko des plötzlichen Herztodes in den späten Wintermonaten. Auch hier spielt das Verhältnis von Omega-3- zu Omega-6-Fettsäuren in den Zellmembranen des Herzens eine Rolle. Eventuell könnte die saisonale Anreicherung der Omega-6-Fettsäuren im Herzmuskel für den spätwinterlichen Anstieg des plötzlichen Herztodes verantwortlich sein.
Weiterführende Literatur: Die englische Originalarbeit finden Sie als kostenloses Open-Access-Dokument online in PLoS ONE (doi:10.1371/journal.pone.0018641). Arnold W, Ruf T, Frey-Roos F, Bruns U (2011): "Diet-Independent Remodeling of Cellular Membranes Precedes Seasonally Changing Body Temperature in a Hibernator".
Dr. Gerald Albach - Schreiben macht Spaß: mit Licht und mit Worten! Damit ich weiß, worüber ich schreibe, habe ich als Diplom-Biologe in der ...
