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Strategie der Grizzlybären Winterschläfer haben kaum Muskelschwund

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Ein Grizzly-Bär liegt im Zoo des New York Central Park im Schnee.

(Foto: REUTERS)

Muskeln sind nicht nur eine Frage des Aussehens. Sie haben auch mehrere gesundheitsfördernde Effekte. Wer Muskeln verliert, leidet. Forscher schauen sich deshalb an, wie Grizzlybären den langen Winterschlaf fast ohne Muskelschwund überstehen.

Mit ordentlichem Winterspeck auf den Rippen beginnen Grizzlybären ihren Winterschlaf. Mehrere Monate liegen die Tiere nahezu bewegungslos in ihren Höhlen. Die Vorgänge im Bärenkörper sind auf Sparflamme geschaltet. Sie zehren von ihren Reserven. Steigen die Temperaturen wieder an, dann erwacht der Bär und macht sich auf die Suche nach Futter. Während des Winterschlafs hat er dann zwar ein paar Kilogramm Körpergewicht verloren, von seiner Muskelmasse fehlen trotz Bewegungslosigkeit jedoch höchstens 20 Prozent. Bei einem Menschen hingegen, der sich so lange nicht bewegen würde, hätte der Muskelschwund dagegen massive negative Auswirkungen.

Wie macht das der Bär?, wollten Forscher aus Berlin und Greifswald wissen. "Die Schönheit unserer Arbeit bestand für mich darin, zu lernen, wie die Natur eine Möglichkeit perfektioniert hat, den Muskel unter den schwierigen Bedingungen des Winterschlafs zu erhalten", sagte Douaa Mugahid, die die Studie beim Max-Delbrück-Centrums (MDC) für Molekulare Medizin in Berlin leitete. "Wenn wir diese Strategien besser verstehen, könnten wir nicht-intuitive und neuartige Methoden entwickeln, um Muskelschwund bei Patientinnen und Patienten besser zu verhindern und zu behandeln", so Mugahid in einer Mitteilung des MDC.

Genau im Bären nachgeschaut

Die Forscher bekamen die Muskelproben der Grizzlybären von ihren Kollegen aus Washington zugeschickt. Diese wurden während und außerhalb des Winterschlafs bei den Tieren entnommen. Nun machten sich die Wissenschaftler daran, die Proben auf verschiedene Weisen zu untersuchen. Vor allem interessierten sich die Forscher der Arbeitsgruppe für "Neuromuskuläre und kardiovaskuläre Zellbiologie" unter Leitung von Michael Gotthardt für die Signalwege innerhalb des Muskelgewebes. Welche Gene werden aktiviert und welche gebremst? Die besondere Herausforderung bestand dabei darin, die Gene und Proteine auszumachen, die am Erhalt der Muskulatur während des Winterschlafs beteiligt sind, obwohl die Gene des Grizzlybärens bisher nicht vollständig bekannt sind.

Bei den Experimenten stießen die Forscher auf Eiweiße, die während des Winterschlafs den sogenannten Aminosäurestoffwechsel bei Bären maßgeblich beeinflussen. Diese nicht-essenziellen Aminosäuren, kurz mit NEAA bezeichnet, waren in erhöhten Mengen in den Muskelzellen der Bären nachweisbar. Und nicht nur das. Sie haben bei Experimenten mit Muskelzellen von Mensch und Maus mit Muskelschwund auch dazu geführt, dass diese wieder zum Wachstum angeregt werden konnten.

Wie aus früheren Studien bekannt ist, reicht es allerdings nicht aus, diese NEAA als Medikament an Patienten zu verabreichen, um Muskelschwund aufzuhalten oder zu verhindern. Es sei offenbar wichtig, dass der Muskel selbst die Aminosäuren produziert, erklärt Gotthardt in der Mitteilung. Um herauszufinden, welche Signalwege dazu im Muskel angeschaltet werden müssen, verglichen die Forscher die Aktivität der Gene bei Grizzlybären, Menschen und Mäusen mit und ohne Muskelschwund.

An- und Ausschalten bei Fadenwürmern

"Auf diese Weise wollten wir erfahren, welche Gene bei Lebewesen, die Winterschlaf halten, und solchen, die es nicht tun, unterschiedlich reguliert sind", erklärt Gotthardt weiter. Dabei stießen die Wissenschaftler allerdings auf eine Vielzahl beteiligter Gene. Um die möglichen Kandidaten, die Ansatzpunkte für eine Therapie gegen Muskelschwund sein könnten, weiter einzugrenzen, führten die Forscher nun Experimente mit Fadenwürmern durch. "Beim Wurm lassen sich einzelne Gene relativ leicht ausschalten und man kann schnell sehen, welche Effekte das auf das Wachstum seiner Muskeln hat", erklärt Gotthardt die Vorgehensweise.

Das Ergebnis: Einige übriggebliebene Gene, wie beispielsweise Pdk4 oder Serpinf1, die beide am Glukose- und Aminosäurestoffwechsel beteiligt sind und Rora, das zur Entstehung von sogenannten zirkadianen Rhythmen, also der Einstellung der inneren Uhr, beiträgt. Die Forscher konzentrieren sich in ihren weiteren Arbeiten nun darauf, welche Effekte das Ein- und Ausschalten dieser Gene in Muskelzellen hat, um einen neuen Angriffspunkt zur Therapie von Muskelschwund zu finden. Dieser sei nur geeignet, wenn er keine oder nur wenige Nebenwirkungen für Patienten mit sich bringt, betont Gotthardt. Die Ergebnisse der Arbeitsgruppe wurden im Fachmagazin Scientific Reports veröffentlicht.

Quelle: ntv.de

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