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Nacktmulle überleben 18 Minuten ohne Sauerstoff

in Aus der Welt der Wissenschaft 20.04.2017 22:46
von franzpeter | 9.008 Beiträge

Schutz vor Hirntod
Nacktmulle überleben 18 Minuten ohne Sauerstoff
Jeder Mensch wäre längst tot, ein Nacktmull steht unbeeindruckt wieder auf: Die kuriosen Nagetiere überstehen mehr als eine Viertelstunde ohne Sauerstoff. Weil sie sich manchmal wie Pflanzen verhalten.

Von Julia Merlot
Thomas Park/ UIC


Jetzt also auch noch Überleben ohne Sauerstoff. Als hätten Nacktmulle dem Menschen nicht schon ausreichend klar gemacht, welche außergewöhnlichen Eigenschaften sie besitzen. Wenn man mal vom Aussehen absieht, haben es die kleinen Tiere evolutionär ziemlich weit gebracht:

Kein anderes Nagetier wird so alt wie sie. Mit etwa 30 Jahren leben Nacktmulle um ein Zehnfaches länger als ähnlich große Nager wie Mäuse und Ratten.

Trotz ihres hohen Alters erkranken Nacktmulle nicht an Krebs.
Sie spüren kaum Schmerzen.
Außerdem haben Nacktmulle immer Gesellschaft: Sie leben ähnlich wie viele Insekten in Staaten mit 200 bis 300 Tieren und klarer Rollenverteilung.


Letzteres hat ihnen offenbar zu einer weiteren ungewöhnlichen Fähigkeit verholfen: Die Nager können bis zu 18 Minuten ohne Sauerstoff überleben, berichten Forscher um Gary Lewin vom Berliner Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft im Fachmagazin "Science".

Jedes andere an Land lebende Säugetier wäre nach dieser Zeit längst erstickt. Meeressäuger wie Wale und Robben haben ihren eigenen Weg gefunden, ausgedehnte Tauchgänge zu überstehen: Sie können beachtliche Sauerstoffmengen in ihrem Muskelgewebe speichern. Der Mensch überlebt nur wenige Minuten ohne Sauerstoff, dann sterben Hirnzellen ab.

Nacktmulle sind dagegen darauf angewiesen, mit Sauerstoffmangel klarzukommen, glauben die Forscher. In den unterirdischen Tunneln in den heißen Halbwüsten Ostafrikas, wo die Nager leben, ist es extrem stickig - erst recht, wenn Hunderte Tiere auf engem Raum zusammenleben. Wird die Luft knapp, fallen die Nacktmulle in eine Art Winterschlaf. Das Herz schlägt statt 200 Mal nur noch 50 Mal pro Minute. Sobald der Sauerstoffgehalt wieder steigt, wachen die Tiere auf und machen weiter, als wäre nichts geschehen.


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Die Natur hat sie nicht gerade mit Attraktivität und Eleganz überhäuft. Aber was macht das schon, wenn man dafür gegen Krankheiten wie Krebs resistent ist und zudem ein außergewöhnlich langes Leben führen kann. Nacktmulle sind ungewöhnliche Tiere. Und das gleich wegen einer ganzen Reihe von Eigenschaften. Dazu gehört auch, dass die Nager nahezu keinen Schmerz spüren würden, wenn ihre Haut etwa mit Säure in Kontakt kommen würde.


Das macht die afrikanischen Tiere zu Lieblingen der Forschung - einmal mehr in einer neuen Studie. Wissenschaftler wollten herausfinden, warum die Säuger solchen starken Reizen auf der Haut gegenüber unempfindlich sind. Der Grund dafür liege in einer winzigen Abweichung bei der Reizübermittlung, berichten sie jetzt im Fachmagazin "Cell Reports".
Ziel der Forscher war es, einer ganz bestimmten Form des Schmerzempfindens auf den Grund zu gehen, der sogenannten thermalen Hyperalgesie - einer Überempfindlichkeit gegenüber Hitzereizen bei einer Entzündung. Viele Menschen kennen das aus eigener Erfahrung: Mit Sonnenbrand auf der Haut schmerzen selbst milde Sonnenstrahlen heftig. Bei den meisten Tieren gibt es eine solche Kopplung von Entzündung und Wärmereiz, Nacktmulle hingegen kennen das nicht.

Dutzende Versuche bis zur Erkenntnis
Bei einer bestehenden Entzündung binden in den sensorischen Neuronen bei höheren Temperaturen Nervenwachstumsfaktor-Moleküle (NGF) an einen bestimmten Rezeptor, TrkA genannt. Dadurch wird eine Kaskade von Signalen in Gang gesetzt, die die sensorischen Neuronen letztlich losfeuern lässt. Im Gehirn wird dies als Schmerz registriert. Die Kaskade läuft bereits bei Temperaturen, die normalerweise nicht als schmerzhaft empfunden werden.


Das Team um Gary Lewin vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in Berlin führte Dutzende Versuche durch, um dem Unterschied auf die Spur zu kommen. Ursache der Schmerzunempfindlichkeit ist demnach eine kleine Veränderung im TrkA- Rezeptor der Nacktmulle. In der Folge wird die Kaskade nicht ganz ausgeschaltet, aber erheblich geschwächt. Erst mit zehnfach erhöhter NGF-Dosis reagierten die Nacktmulle wie andere Tiere auch.

Ein Erbgutvergleich mit der TrkA-Sequenz 26 anderer Säugetiere sowie fünf eng verwandter Arten ergab, dass es lediglich ein bis drei winzige Veränderungen bei Aminosäuren sind, die den Rezeptor weniger empfindlich machen. "Obwohl die Nacktmull-Version des TrkA-Rezeptors fast identisch der einer Maus oder Ratte ist, gibt es einen deutlichen Effekt auf die Fähigkeit der Tiere, Schmerz zu empfinden", erklärt Lewin.


Innerer Jungbrunnen
Die thermale Hyperalgesie hat einen schützenden Effekt: Durch Verletzung oder Entzündung vorgeschädigtes Gewebe soll vor weiteren Schäden bewahrt werden. Für Nacktmulle sei es aber wohl vorteilhafter, auf das Schmerzsystem zu verzichten: In der heißen Lebenswelt der dicht gedrängt in unterirdischen Kolonien hausenden Tieren schade sie eher, als sie nutze. Zudem lebten Nacktmulle in ständigem Mangel und es sei ein sinnvoller Schritt der Evolution, an jedem noch so kleinen System zu sparen, das für die Körperfunktion nicht dringend benötigt werde.

Bereits früher hatte Lewin an dem Thema gearbeitet. Damals vermutete der Molekularforscher, dass ein hoher Kohlendioxidgehalt in den Bauten der Tiere zu einer Übersäuerung des Gewebes und damit einhergehend zu starken Schmerzen bei ihnen führen würde. Deshalb hätten die Tiere eine Säuretoleranz entwickelt und damit den Warnreiz Schmerz ausgeschaltet, um unter diesen Umständen überleben zu können.

Nacktmulle sind fast blind, haben eine faltige, rosabraune Haut mit nur wenigen Haaren und keine Ohrmuscheln. Die Tiere verfügen offenbar über eine Art inneren Jungbrunnen: Sie bekommen keinen Krebs, ihre Zellen altern kaum, die Lebenserwartung liegt bei etwa 30 Jahren - eine ähnlich große Maus hält nur ein bis zwei Jahre durch.
Sie bilden in den Halbwüstenregionen Ostafrikas Kolonien von bis zu 300 Tieren. Wie bei Bienen und Ameisen gibt es eine Königin, die die Gruppe anführt - auch das ist außergewöhnlich für Säugetiere. Nur sie pflanzt sich mit wenigen Männchen fort, alle anderen Tiere sind Arbeiter, kümmern sich um den Nachwuchs, die Bauten und die Verteidigung der Kolonie.
joe/dpa

Ungewöhnliches Nagetier


Wieso der Nacktmull keinen Schmerz spürt

Fruktose statt Glukose

Das gelingt den Nackmullen, weil sie Fruchtzucker (Fruktose) als Energielieferant für Gehirnzellen nutzen. Zwar können viele Säuger Fruchtzucker verwerten, jedoch nur in bestimmten Geweben - etwa in der Leber. Die Hirnzellen sind dagegen auf Traubenzucker (Glucose) angewiesen.

Nicht so bei den Nacktmullen: Reicht der Sauerstoff im Bau nicht aus, um Energie aus Traubenzucker zu gewinnen, geben die Nacktmulle Fruchtzucker ins Blut ab. Ihre Hirnzellen verfügen über Pumpen und Enzyme, die den Zucker aufnehmen und verwerten können.

"Das kennt man von keinem anderen Säugetier", sagt Thomas Park von der University of Illinois in Chicago, der die Studie zusammen mit Lewin geleitet hat. "Es erinnert eher an den Stoffwechsel von Pflanzen." In Gewebeproben der Nager, die bei Sauerstoffmangel gewonnen wurden, fanden die Forscher neben Fruchtzucker auch gewöhnlichen Haushaltszucker (Saccharose), der sonst nur im Gewebe von Pflanzen vorkommt.

Die Forscher hoffen, dass sie in Zukunft auch menschliche Hirnzellen dazu bringen können, Frucht- und Haushaltszucker als Energielieferant zu nutzen. "Wir würden Patienten gern vor den Folgen von Sauerstoffmangel bewahren, den Herzinfarkt oder Schlaganfall binnen Minuten anrichten", sagt Lewin. Inwiefern das tatsächlich möglich sein wird, ist derzeit jedoch ungewiss.
Quelle: s.o.


Mit freundlichen Grüßen
franzpeter
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