Zoologie: Innere Uhr steht möglicherweise während des Winterschlafs still

Die innere Uhr kann während des Winterschlafs jedes Zeitgefühl verlieren, haben Wissenschaftler am Beispiel einer Hamsterart herausgefunden.

Die Gene, die den Tagesrhythmus steuern, folgen normalerweise einem 24-Stunden-Rhythmus. Am Tag ist ihre Aktivität hoch, in der Nacht sinkt sie ab. Doch was geschieht während des Winterschlafs?

Die Gehirnaktivität ähnelt der während eines tiefen Schlafs und der Körper fährt seinen Metabolismus auf ein Minimum herab. Die Körpertemperatur des arktischen Ziesels beispielsweise kann bis unter den Gefrierpunkt absinken. Es wird angenommen, dass sich der Winterschlaf aus dem normalen Schlaf entwickelt hat, um während der mageren Wintermonate Energie zu sparen.

Einige Studien haben angedeutet, dass bestimmte Faktoren, wie z. B. die Körpertemperatur, während dieser Phase weiterhin in einem tageszeitabhängigen Rhythmus schwanken, wenn auch nicht annähernd so stark wie unter normalen Bedingungen. Aber niemand hat je direkt das Gehirn angezapft oder sich die Gene, die die innere Uhr kontrollieren, angeschaut um herauszufinden, was dort genau vorgeht.

Die angehaltene Uhr

Die Biologen Florent Revel und Paul Pévet von der Louis-Pasteur-Universität in Straßburg haben die Auswirkungen des Winterschlafs auf das Gehirn von europäischen Hamstern untersucht, die für gewöhnlich in der Zeit von Dezember bis März in ihren unterirdischen Nesthöhlen bleiben und nur selten an die Oberfläche kommen. Während dieser Zeit folgen sie einem gleich bleibenden Muster: Auf drei bis vier Tage Winterschlaf folgen zwei bis drei aktive Tage.

Das Team schaffte es, einige Tiere in Winterschlaf zu versetzen, indem es das Licht im Labor löschte und die Raumtemperatur auf 8° C absenkte. Dann untersuchten sie die Aktivität mehrerer so genannter Uhr-Gene im suprachiasmatischen Kern des Gehirns, einem traubenkerngroßen Bereich im Hypothalamus. Die Aktivität der Gene Per1, Per2, Bmal1 und Arganinvasopressin blieb während des Winterschlafes konstant (nachzulesen in Proceedings of the National Academy of Science (1)). Normalerweise variiert die Aktivität dieser Gene im Laufe des Tages.

"Das ist das erste Mal, dass wir einen physiologischen Zustand beobachtet haben, in dem die innere Uhr nicht läuft", sagt Pévet.

Körpertemperatur

Craig Heller, Biologe an der Universität Stanford, Kalifornien, hatte zuvor bereits Tagesrhythmen im Winterschlaf von nordamerikanischen Goldmantelzieseln nachgewiesen, indem er kleine Schwankungen ihrer Körpertemperatur gemessen hatte. Er meint, dass die neuen Erkenntnisse interessant seien, aber möglicherweise nur etwas über die körperlichen Reaktionen von Hamstern aussagten. Er fügt hinzu, die Überwachung der Genaktivität im Gehirn sei vielleicht keine ausreichend sensible Methode, um den Tagesrhythmus eines Körpers aufzuspüren.

Da der Winterschlaf von Tieren dem normalen Schlaf sehr ähnele, würde ihr Tagesrhythmus eben beinahe zum Erliegen kommen, sagte Heller. Es wäre unter Umständen einfacher, winzige Veränderungen in der Körpertemperatur aufzuzeichnen als winzige Veränderungen in der Molekularaktivität.

"Vielleicht kann man den molekularen Mechanismus nicht mit Messgeräten erfassen, aber das bedeutet nicht, dass er nicht da ist."

Pévet bestätigt, dass seine Erkenntnisse sich nur auf europäische Hamster beziehen. Aber er fügt hinzu, dass ein besseres Verständnis der Natur des Winterschlafs und dessen Beziehung zu Tagesrhythmen Ärzten helfen könnte, Patienten vor einer Operation in einen winterschlafähnlichen Zustand zu versetzen.

(1) Revel, F. et al. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 104, 13816-13820

Dieser Artikel wurde erstmals am 20.8.2007 bei news@nature.com veröffentlicht. doi: 10.1038/news070820-3. Übersetzung: Sonja Hinte. © 2007, Macmillan Publishers Ltd

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