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News: Fit trotz Winterschlaf

Im Winter halten amerikanische Schwarzbären Winterschlaf. Sie nehmen keine Nahrung zu sich, und sie bewegen sich nicht. Aber im Frühjahr, wenn sie ihre Höhlen verlassen, sind sie körperlich fit und ihre Muskeln sind noch genau so kräftig wie im Herbst zuvor. Beim Menschen hingegen führt mehrmonatige Bettruhe - zum Beispiel nach Unfällen - oder der Aufenthalt in der Schwerelosigkeit zu Muskelschwund.
Viele Tiere halten Winterschlaf, aber die meisten wachen zwischendurch ab und zu auf, um sich zu bewegen und dadurch die Körpertemperatur kurzzeitig zu steigern. Außerdem setzen sie Kot oder Urin ab, bevor sie sich "umdrehen" und weiterschlafen. Schwarzbären hingegen verschlafen ganze fünf bis sieben Monate am Stück, ohne sich zu rühren. In dieser Zeit fällt ihre Körpertemperatur um vier Grad Celsius und ihr Puls sinkt von 50 auf sechs Schläge pro Minute. Sie nehmen weder Nahrung noch Wasser zu sich, und sie müssen auch nicht pinkeln. Kurz, sie zeigen keinerlei wahrnehmbare Aktivität. Wenn sie dann im Frühjahr erwachen, so sind sie zwar wesentlich schlanker, da sie ihre Fettreserven verbrannt haben, aber ihre Muskulatur ist einsatzbereit. Bei Menschen in einer vergleichbaren Situation schwinden hingegen die Muskeln der nicht benutzten Gliedmaßen – Atrophie – und die Muskelspannung geht verloren. Was also hält die Bären fit?

Henry Harlowe von der University of Wyoming und seine Kollegen haben jetzt den Winterschlaf von zehn Schwarzbären in Wyoming und Colorado genauer untersucht (Nature vom 22. Februar 2001). Sie überwachten Körpertemperatur und Muskelaktivität mit einem speziellen Herzschrittmacher. Im Herbst sowie im frühen und im späten Winter entnahmen die Wissenschaftler Gewebeproben und maßen die Muskelkraft.

Bei Menschen, aber auch bei Nagetieren, die an einer durch Untätigkeit ausgelösten Muskelatrophie leiden, reduziert sich die Anzahl und die Größe der Muskelfasern. Das Verhältnis von schnellen zu langsamen Fasern ändert sich ebenso wie der Gehalt an myofibrillärem Protein. Bei den Bären hingegen ging die Faseranzahl und -größe der Skelettmuskeln nicht zurück. Während einige Muskeln ihren Proteingehalt und ihre Oxidationskapazität vollständig behielten, zeigten andere nur leichte Abnahmen. Ein überwinternder Bär verliert in 130 Tagen weniger als 23 Prozent seiner Stärke, während ein Mensch im gleichen Zeitraum 90 Prozent der Muskelkraft einbüßen würde.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Körpertemperatur der Bären ungefähr viermal am Tag anstieg. Gleichzeitig dazu stellten sie Muskelkontraktionen fest, die man in etwa mit isometrischen Übungen vergleichen könnte. Harlowe ist der Ansicht, dass die Bären auf diese Art ihre Stärke erhalten. Außerdem sind sie in der Lage, den Stickstoff aus dem Harn zurückzugewinnen und für die Proteinsynthese zu nutzen.

Für die Therapie von Menschen, die bettlägerig sind oder an Muskelfunktionsstörungen leiden, könnten diese Ergebnisse ebenso eine Rolle spielen wie für längere bemannte Raumflüge. Auf dem langen Weg zu anderen Planeten würden die Astronauten dann "Winterschlaf" halten und ihre Muskeln mit der, von den Bären abgeschauten Technik, trainieren.

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