Histochemische Studien über den Glycogenstoffwechsel von wachen und winterschlafenden europäischen Hamstern (Cricetus Cricetus) und arktischen Erdhörnchen (Spermophilus richardsonii)

• Main Author: Behrend, Stephan Hermann Otto
• Other Authors: Zentrum für Anatomie
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: Justus-Liebig-Universität Gießen 2010
• Subjects: Winterschlaf; Glycogen; Hirnstoffwechsel; Medical sciences Medicine; Arktis*
• Online Access: http://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hebis:26-opus-80081; http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2011/8008/

Winterschlafende Lebewesen können bei extrem niedrigen Temperaturen in einem Stadium der geringen neuronalen Aktivität überleben. Wir konnten zeigen, dass es sich beim Winterschlaf nicht um einen stoffwechselstatischen Zustand handelt, sondern dass die herabgesetzte Stoffwechselaktivität auf dem unterschiedlichen Zusammenspiel der analysierten Enzyme des Glycogenstoffwechsels (Glycogensynthetase, Glycogenphosphorylase und Glucose -6- Phosphatase) beruht. Dazu wurden verschiedene Hirnareale der Spezies Cricetus cricetus (102 Exemplare) und Spermophilus richardsonii (84 Exemplare) untersucht. Die Analyse an zwei Winterschläfern erfolgte vor allem um ein singuläres Phänomen bei nur einer Species auszuschließen. Dabei zeigte sich, dass bei beiden untersuchten Spezies die Enzymaktivität in den unterschiedlichen Hirnarealen zwar stark schwankte, aber einen einheitlichen Trend innerhalb dieser Areale aufwies, so dass eine Gesamtaussage für den Winterschlaf getroffen werden konnte. Zusammengefasst ergab sich, auch vor dem Hintergrund der bereits bestehenden Untersuchungen, dass es Areale mit relativ stabilem Stoffwechselmuster gibt, wie zum Beispiel das Cerebellum. Andere Areale wie zum Beispiel der Sektor Ca1 des Hippocampus ergaben bei niedrigem Glykogenvorrat ein sehr heterogenes Muster an Enzymaktivitäten. Daran wird deutlich, welch zentrale Rolle die Hippocampusformation für den Winterschlaf besitzt. Dies muss in Verbindung auch mit neueren Untersuchungen zur neuronalen Plastizität und dem damit in dieser Arbeit analysierten erhöhtem Glykogenbedarf und der entsprechend variablen Enzymleistung gesehen werden. At extreme low temperatures hibernating creatures can survive in a state of low neuronal activity. We were able to show that hibernation is not a static metabolic state, but rather the reduced metabolic activity is based on the various interactions between the analysed enzymes of glycogen metabolism (glycogen synthetase, glycogen phosphorylase and glycose-6-phosphatase). In the present work various brain areas of the species Cricetus cricetus (102 individuals) and Spermophilus richardsonii (84 individuals) were investigated. Two hibernating species were chosen, above all to exclude the possibility of finding a phenomenon particular to one species only. In the species studied it was found that enzyme activity in the various brain areas differed greatly but showed a uniform trend within these areas, so that it was possible to make a general statement about hibernation. Summarising the present results and also those of previous investigations, it was found that there are brain areas with relatively stable metabolic patterns, such as the cerebellum. Other areas, for example the CA1 sector of the hippocampus, showed a very mixed pattern of enzyme activity at low glycogen levels. It is thus clear what a central role the hippocampus formation plays in hibernation. This also has to be seen in connection with recent investigations on neuronal plasticity and the increased glycogen requirement and the corresponding variable enzyme performance analysed in the present work.