Mehrfach ungesättigte Fettsäuren und saisonale Anpassung

Nahrungsknappheit und Kälte überstehen viele kleinere Säugetiere, indem sie die energieaufwändige Erhaltung einer hohen Körpertemperatur (Tb) aufgeben und entweder Winterschlaf halten, oder in der täglichen Ruhephase in Kältestarre verfallen. Wir fanden ähnliche Reaktionen auch bei verschiedenen nicht-winterschlafenden Huftierarten, jedoch mit substantiell niedrigerer Tb nur in den äußeren Körperteilen. Winterschläfer bereiten sich auf das Leben bei tiefen Tb durch Veränderungen der Fettsäurenzusammensetzung ihrer Zellmembranen vor. Es wird vermehrt Linolsäure, eine essentielle, mehrfach ungesättigte omega-6 Fettsäure, in die Phospholipide eingebaut. In dieser Umgebung arbeitet ein membranständiges, für die Muskelfunktion essentielles Protein schneller, die Kalziumpumpe SERCA. Das schwächt die kältebedingte Verlangsamung der Pumpleistung ab und gewährleistet normale Muskelfunktion auch bei tiefen Tb. Im Gegensatz dazu verlangsamen hohe Gehalte an hoch ungesättigten omega-3 Fettsäuren in Phospholipiden die Aktivität von SERCA, scheinen aber jene von Schlüsselenzymen der Energiebereitstellung für die Zelle in Form von ATP zu steigern. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass bedeutende saisonale Veränderungen der Stoffwechselintensität und der Tb bei Säugetieren und Vögeln weitverbreitet zu sein scheinen, ebenso wie die damit verbundene Anpassung der Zellmembranen. Die spezifischen Effekte mehrfach ungesättigter Fettsäuren legen nahe, dass die Fettsäurenzusammensetzung von Zellmembranen sich saisonal verändert, weitgehend unabhängig von der direkten Zufuhr essentieller Fettsäuren mit der Nahrung. In der geplanten Studie sollen die Effekte essentieller Fettsäuren auf die saisonale Anpassung von Rothirschen untersucht werden, eine Modellart für große, nicht-winterschlafende Säugetiere. Erstmals soll experimentell die relative Rolle von nahrungs- bzw. tageslängenbedingten Veränderungen der Fettsäurenzusammensetzung von Zellmembranen untersucht werden und welchen Einfluss diese Veränderungen auf Schlüsselenzyme haben. Es werden auf molekularer Ebene Effekte erwartet, die den Energiehaushalt und die Thermoregulation des ganzen Organismus beeinflussen. Untersucht soll dies werden in einer longitudinalen Studie an einer Herde von Rothirschen. Unter ansonsten naturnahen Haltungsbedingungen wird die Verfügbarkeit von Nahrung, von essentiellen Fettsäuren sowie die photoperiodische Kontrolle saisonaler Anpassungen experimentell manipuliert. Es ist geplant die Fettsäurenzusammensetzung von Zellmembranen und die Aktivität von Schlüsselenzymen in Muskelzellen zu untersuchen, die von winter- bzw. sommerangepassten Hirschen genommen werden. Diese punktuellen Messungen werden ergänzt mit der kontinuierlichen Erfassung der Herzschlagrate als Maß für den Energieverbrauch, der Temperatur in Körperkern und peripherie, und der Bewegungsaktivität der Tiere mit Hilfe eines bewährten Telemetriesystems.