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Pumpe im Leerlauf

Während des Winterschlafs schlägt das Herz von Grizzlybären anders als sonst, um Schäden am Herzmuskel zu vermeiden. Das hat jetzt ein US-amerikanisches Forscherteam herausgefunden. Wenn die pelzigen Tiere im Winter mehrere Monate lang schlummern, ist ihre Herzfrequenz stark reduziert. Dabei besteht normalerweise die Gefahr eines Blutstaus in den Herzholräumen, was schließlich zur Erschlaffung des Herzmuskels führen kann. Die Bären sind gegen derartige gesundheitliche Schäden jedoch gut gewappnet: Um die Muskeln ihres Herzens zu schonen, wird das Blut zwar schneller, aber mit geringerem Druck vom linken Herzvorhof in die linke Herzkammer gepumpt. Für diese Umstellung sorgt ein spezielles Protein, das im linken Vorhofmuskel während der Winterschlafzeit vermehrt gebildet wird. Die neuen Erkenntnisse könnten möglicherweise in Zukunft dazu beitragen, Herzkrankheiten beim Menschen besser zu verstehen, schreiben die Wissenschaftler um Bryan Rourke.

Die in Nordamerika lebenden Grizzlybären halten etwa fünf bis sechs Monate im Jahr Winterschlaf. In dieser Zeit sinkt ihre Herzfrequenz drastisch: Während das Herz der Bären in ihrer aktiven Phase etwa 84 Mal pro Minute schlägt, pumpt es während des Schlafes das Blut nur noch 19 Mal pro Minute durch den Körper. „Würde das menschliche Herz seine Arbeitsgeschwindigkeit derart drosseln, hätte das fatale Folgen“, erklärt Studienleiter Rourke. Denn durch den verlangsamten Herzschlag sammelt sich das Blut in den beiden Herzkammern und Herzvorhöfen an. Beim Menschen würden sich dadurch diese Herzräume ausdehnen – mit der Folge, dass der Herzmuskel auf Dauer immer schwächer werden und seine Leistungsfähigkeit verlieren würde.

„Bären sind in der Lage, genau das zu vermeiden“, sagt Rourke. Bereits in früheren Studien hatten die Forscher zeigen können, dass die Wand der linken Herzkammer versteift, um das langfristig gesehen schädliche Dehnen dieses Hohlraumes zu vermeiden. Das hat allerdings zur Folge, dass der linke Vorhof auf größeren Widerstand trifft, wenn er das Blut in die linke Herzkammer pumpt, erläutert der Wissenschaftler. Auf längere Sicht würde sich der Muskel des linken Vorhofes daher mit der Zeit abnutzen. Um herauszufinden, wie die Bären diesem Problem aus dem Weg gehen, analysierten die Forscher Ultraschallaufnahmen der Herzen von in Gefangenschaft lebenden Grizzlybären. Außerdem untersuchten sie Gewebeproben von frei lebenden Grizzlybären.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass der linke Vorhof den Herzschlag reduziert, um sich vor nachlassender Muskelkraft zu schützen. Das Prinzip dahinter: Der Herzvorhof produziert ein spezielles Motorprotein namens Myosin, das den Herztakt angibt und das in zwei Varianten vorkommt – der alpha- und der beta-Form. Die alpha-Form sorgt im Vergleich zur beta-Form für eine schnellere, aber weniger starke Herzkontraktion. Genau das nutzen die Bären in ihrem Winterschlaf aus: Sie produzieren in ihrem linken Vorhof während des Schlummerns vermehrt die alpha-Form und drosseln dadurch den Druck in ihrem Herzen. Wenn die Grizzlybären dann aus dem Winterschlaf erwachen, normalisiert sich die Menge an alpha-Myosin und die Kontraktion des Vorhofes läuft wieder auf Hochtouren.

Bryan Rourke (California State University in Long Beach) et al: Physiological and Biochemical Zoology, doi: 10.1086/657589 dapd/wissenschaft.de – Peggy Freede
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