Winterschlaf
Können auch Menschen einen Winterschlaf halten?

Runtergekühlt in den Tiefschlaf: Bären, Igel und Primaten legen gerne mal den Energiesparmodus ein. Das Phänomen interessiert aber nicht nur Biologen, sondern auch die Nasa: Denn der Winterschlaf könnte Astronauten bei ihren Weltallmissionen helfen.

Nadine Zeller
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Raumfahrtbehörden tüfteln bereits an Methoden, mit denen Menschen in den Kälteschlummer versetzt werden können.

Raumfahrtbehörden tüfteln bereits an Methoden, mit denen Menschen in den Kälteschlummer versetzt werden können.

Getty Images/Blend Images

Jemand hätte Mitsutaka Uchikoshi raten sollen, das Picknick besonders zu geniessen, denn es sollte die letzte Mahlzeit für die kommenden 24 Tage für ihn sein. Der 35-jährige Japaner stieg im Oktober 2006 mit Freunden auf den Hausberg von Kobe, eine Grossstadt im Westen Japans, um zu grillieren. Auf dem Rückweg trennte er sich von der Gruppe, stürzte von einem Felsen, blieb reglos in einem Waldstück liegen und dämmerte weg.

Als ihn rund drei Wochen später ein Kletterer fand, war Uchikoshis Körpertemperatur auf 22 Grad abgefallen, sein Puls kaum spürbar, und seine Organe arbeiteten nur noch auf Sparflamme. Doch er lebte. Die behandelnden Ärzte konnten sich nicht erklären, wie ihr Patient mit einer derart niedrigen Körpertemperatur und so wenig Essen drei Wochen durchhalten konnte. Sie kamen zum Schluss, dass Uchikoshi eine Art Winterschlaf gehalten haben musste.

Winterschlaf bei Menschen? Unwahrscheinlich. Zwar gefällt vielen die Vorstellung, sich von Oktober bis März einfach einzukugeln und den Winter zu überspringen. Doch lange deuteten alle wissenschaftlichen Erkenntnisse darauf hin, dass dieses Privileg Tieren wie Igeln oder Siebenschläfern vorbehalten ist. Erstmals konnten jüngst aber Wissenschaftler auch bei Primaten Winterschlaf nachweisen.

Wissenschaftler wie Georg Heldmaier nennen den Zustand, den die Tiere im Winterschlaf eingehen, Torpor – lateinisch für Erstarrung. Der Begriff Winterschlaf führt in die Irre, denn weder schlafen die Tiere in dieser Zeit, noch muss der lange Schlummer zwangsläufig im Winter liegen. Der Tierphysiologe der Universität Marburg hat sein komplettes Berufsleben diesem Phänomen gewidmet. Er weiss: Während Zwerghamster beispielsweise relativ spontan und nur kurze Zeit in den Torpor verfallen, können Igel unterbrochen von gelegentlichen Aufwärmphasen mehrere Monate in diesem Zustand verharren.

Japaner ist nicht der Einzige

Die Forscher unterscheiden zwischen zwei Torporarten: dem Winterschlaf und dem sogenannten Tagestorpor. Bei Letzterem ist die Torporphase kürzer und der Stoffwechselverbrauch nicht so extrem abgesenkt wie beim Winterschlaf. Winterschläfer sind üblicherweise schwerer und weisen dreissigfach längere Torporphasen auf. Zudem reduzieren sie ihren Stoffwechsel um weit über 90 Prozent. Zu den bekannten Winterschläfern gehören Igel und Bären. In den Tagestorpor fallen Spitzmäuse, Rennmäuse, Zwerghamster, Fledermäuse und einige Vogelarten.

Um den Torpor herbeizuführen, drehen die Tiere ihren körpereigenen Thermostat herunter. Wie weit die Temperatur fällt, hängt von der jeweiligen Tierart ab. Die Minimaltemperatur von Igeln liegt bei 4 Grad. Normalerweise beträgt ihre Körpertemperatur 35 Grad. Für die Tiere ist es seit je überlebenswichtig, bei Nahrungsengpässen und grosser Kälte in den Torporzustand zu verfallen. Diese Fähigkeit wäre auch für Menschen praktisch.

Als Heldmaier die Geschichte des Japaners Mitsutaka Uchikoshi in den Zeitungen liest, setzt er sich an den Rechner und schreibt eine E-Mail an die behandelnden Ärzte. Er erkundigt sich nach Herzfrequenz, Stoffwechselrate und Blutdruck des Patienten. Die Ärzte antworten nicht.

Der Wissenschaftler kennt noch einen anderen Fall. Jenen der Norwegerin, die beim Wandern über einer Eisdecke einbrach und eine halbe Stunde im kalten Wasser trieb, bevor sie lebend geborgen werden konnte. «Ihr Körper muss seinen Stoffwechsel komplett heruntergefahren haben, sonst hätte er nie diesen extremen Sauerstoffengpass bewältigt», sagt Heldmaier. Wenn das möglich ist, wieso erfrieren oder ersticken jährlich Tausende von Menschen? Darauf hat noch niemand eine Antwort.

Bislang ist wenig darüber bekannt, welche Faktoren den Torpor einleiten. Das liegt auch daran, dass das Phänomen unter Wissenschaftlern lange Zeit keinen besonders guten Ruf genoss. So galt die Fähigkeit zum Torpor als rudimentäres Überbleibsel einiger sehr alter Tierarten. Erst seit bekannt ist, dass auch Fettschwanz- und Mausmakis auf Madagaskar in den Torpor fallen, hat die Forschung wieder an Schwung gewonnen.

Als Erster ist es der Tierphysiologin Kathrin Dausmann gelungen, Stoffwechselleistung und Körpertemperatur der madagassischen Makis im Torpor aufzuzeichnen. Schon Charles Darwin äusserte 1845 die Vermutung, dass diese Tiere zu Winterschlaf fähig sind. Doch erst mithilfe modernster Radiotracker, Mikrochips und Sender konnte die Mutmassung bestätigt werden. Makis sind Lemuren, die wiederum in die Ordnung der Primaten gehören. Auch der Mensch ist ein Primat. Im Gegensatz zu den Makis gehört der Homo sapiens jedoch zur Unterordnung der Trockennasenprimaten. Während die Lemuren zu den Feuchtnasenprimaten gehören. Eine gewisse genetische Nähe besteht dennoch.

Föten fahren alles herunter

Den Neonatologen Dominik Singer erstaunt es immer wieder, wie ähnlich der Zustand des Fötus im Bauch jenem des Torpors ähnelt. «Die Anpassungsmechanismen des Neugeborenen um die Geburt herum weisen verblüffende Parallelen mit dem Torpor auf», sagt er. Ähnlich wie ein harter Winter stelle die Geburt eine kritische Phase im Leben eines Säugetiers dar. Deswegen sorge der Organismus für Schutzmechanismen.

Das Buch «Geheimnis der Winterschläfer»

In ihrem Buch geht Lisa Warnecke, Biologin der Universität Hamburg, dem Phänomen Winterschlaf auf den Grund. Dabei zeigt sie, dass das Phänomen nicht nur Biologen interessiert, sondern auch Astronauten bei ihren Weltallmissionen helfen könnte.

So sei der Stoffwechsel eines Fötus erstaunlich niedrig, ähnlich wie bei Tieren im Torpor. Auch heizt der Fötus nicht selbst und sorgt für seine Körperwärme, sondern wird von der Mutter bebrütet. Im Geburtskanal kann es bei Schwierigkeiten zudem zu dem sogenannten Tauchreflex kommen. Die Herzfrequenz verlangsamt sich und die Stoffwechselprozesse werden heruntergefahren. «Eine Geburt ist für einen Säugling praktisch wie das Erwachen aus dem Winterschlaf», sagt Singer.

Die Frage treibt auch Forscher der Nasa um. So reizvoll erscheint der Raumfahrtbehörde der Torporzustand, dass sie ihn gerne selbst herbeiführen würde. Die Hoffnung: Der Stoffwechsel von Astronauten könnte herabgesenkt werden, um die Fahrt ins All zu verkürzen und sie psychologisch zu entlasten. Seit Jahren experimentiert die Nasa mit Kühlkammern, um Menschen künstlich in den Torpor zu versetzen. Auch die Humanmedizin zeigt Interesse: Häufig kommt es bei Unfällen zu Sauerstoffengpässen. In einem torporähnlichen Zustand nähmen die Gehirne der Patienten keinen Schaden.

Der Forscher Gerhard Heldmaier kennt sich auch auf dem Gebiet aus, er hat bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA eine Arbeitsgruppe gegründet, die sich mit dem Thema beschäftigt. Er hält nichts vom künstlichen Abkühlen des Menschen. Zu gross sei die Gefahr, dass es zu Herzkammerflimmern komme. Das Charakteristische am Torpor sei, dass der Organismus zuerst den Stoffwechsel herunterfahre und anschliessend abkühle. Nicht umgekehrt. Der menschliche Winterschlaf bleibt bislang also unerreichbar.