Der Winterschlaf verlangsamt die biologische Alterung bei Fledermäusen

Die häufigste Fledermaus in den Vereinigten Staaten, die große braune Fledermaus, weist eine ungewöhnlich lange Lebensdauer von bis zu 19 Jahren auf. Eine neue Studie unter der Leitung von Forschern der University of Maryland identifiziert eines der Geheimnisse der außergewöhnlichen Langlebigkeit dieser Fledermaus: Winterschlaf.

„Der Winterschlaf hat es Fledermäusen und vermutlich auch anderen Tieren ermöglicht, in nördlichen oder sehr südlichen Regionen zu bleiben, wo es im Winter keine Nahrung gibt“, sagte der leitende Autor der Studie, UMD-Biologieprofessor Gerald Wilkinson. „Winterschläfer leben in der Regel viel länger als Zugvögel. Das wussten wir, aber wir wussten nicht, ob wir aufgrund des Winterschlafs Veränderungen im epigenetischen Alter feststellen würden.“

Die Forscher stellten fest, dass ein Winterschlaf die epigenetische Uhr einer großen braunen Fledermaus – ein biologischer Marker für das Altern – um ein dreiviertel Jahr verlängert. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Verfahren der Royal Society Bam 10. August 2022, umfassten auch Wissenschaftler der McMaster University und der University of Waterloo, beide in Ontario, Kanada.

Sie analysierten kleine Gewebeproben aus den Flügeln von 20 großen braunen Fledermäusen (Eptesicus fuscus) während zwei Perioden: im Winter, wenn sie Winterschlaf hielten, und im Sommer, wenn sie aktiv waren. Die Fledermäuse, die in einer Forschungskolonie an der McMaster University gehalten wurden, waren im Alter von weniger als 1 Jahr bis etwas über 10 Jahre alt.

Sobald die Proben gesammelt waren, maßen die Forscher Veränderungen in der DNA-Methylierung – einem biologischen Prozess, der mit der Genregulation verbunden ist – zwischen Proben, die demselben Tier während aktiver und Winterschlafperioden entnommen wurden. Sie entdeckten, dass an bestimmten Stellen im Genom der Fledermaus Veränderungen in der DNA-Methylierung auftraten, und diese Stellen schienen den Stoffwechsel während des Winterschlafs zu beeinflussen.

„Es ist ziemlich klar, dass die Stellen, die die Methylierung im Winter verringern, diejenigen sind, die eine aktive Wirkung zu haben scheinen“, sagte Wilkinson. „Viele der Gene, die ihnen am nächsten sind, sind dafür bekannt, dass sie an der Regulierung des Stoffwechsels beteiligt sind, also halten sie vermutlich den Stoffwechsel niedrig.“

Einige dieser Gene sind dieselben, die Wilkinson und andere Forscher in einer früheren Studie als „Langlebigkeitsgene“ identifiziert haben. Wilkinson sagte, dass es eine signifikante Überlappung zwischen den Winterschlafgenen und den Langlebigkeitsgenen gibt, was den Zusammenhang zwischen Winterschlaf und längerer Lebensdauer weiter hervorhebt.

Die frühere Studie etablierte auch die erste epigenetische Uhr für Fledermäuse, die in der Lage ist, das Alter jeder Fledermaus in freier Wildbahn genau vorherzusagen. Diese Uhr wurde auf diese neueste Studie angewendet, wodurch die Forscher zeigen konnten, dass der Winterschlaf das epigenetische Alter einer Fledermaus im Vergleich zu einem nicht überwinternden Tier des gleichen Alters reduziert.

Studien wie diese helfen zu erklären, warum Fledermäuse eine längere Lebensdauer haben als für ein kleines Säugetier von der Größe einer Maus erwartet. Allerdings werfen sie auch neue Fragen auf.

„Wir haben immer noch kein sehr gutes Verständnis dafür, warum einige Fledermäuse wirklich lange leben können und andere nicht“, sagte Wilkinson. „Wir haben gezeigt, dass diejenigen, die wirklich lange leben, alle die Fähigkeit haben, Winterschlaf zu halten oder häufig in Erstarrung zu verfallen. Das scheint eine logische Folge zu sein, aber es reicht nicht aus, weil Nagetiere im Winterschlaf keine 20 Jahre alt werden.“

Wilkinson sagte, er plane eine Folgestudie, um das epigenetische Altern bei großen braunen Fledermäusen in Kanada, wo sie Winterschlaf halten, mit der gleichen Art in Florida zu vergleichen, wo sie keinen Winterschlaf halten. Dadurch hofft Wilkinson, ein noch klareres Bild von der Rolle zu bekommen, die der Winterschlaf bei der Verlängerung der Lebensdauer spielt.

Das Papier mit dem Titel „Big Brown Bats Experience Slower Epigenetic Aging during Hibernation“ wurde in veröffentlicht Verfahren der Royal Society B am 10. August 2022.