Geheimnis Erklärt: Wie Gefrorene Menschen Zurückgebracht Werden

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Indem der winterschlaf von hefen und würmern durch sauerstoffmangel induziert wird, werden seltene episoden von menschen beleuchtet, die sich nach dem einfrieren erfrieren.

Eine neue Studie zeigt, dass Hefen und Würmer Hypothermie überleben können, wenn sie zum ersten Mal extremem Sauerstoffmangel ausgesetzt sind.

Die Ergebnisse könnten ein lang gehegtes Rätsel erklären, wie Menschen nach dem "Einfrieren" wieder zum Leben erweckt werden können, sagen die Wissenschaftler.

Die Studie enthüllte eine bisher unbekannte Fähigkeit von Organismen, tödliche Kälte zu überleben, indem sie die biologischen Prozesse, die das Leben erhalten, vorübergehend verlangsamt.

"Wir haben festgestellt, dass eine Verlängerung der Überlebensgrenzen in der Kälte möglich ist, wenn der Sauerstoffverbrauch zuerst verringert wird", sagte der Forscher Mark B. Roth vom Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle, Washington.

Eine Form des "erzwungenen Winterschlafes", das als "suspendierte Animation" bezeichnet wird, beinhaltet buchstäblich das plötzliche Anhalten chemischer Reaktionen im Körper aufgrund von Sauerstoffmangel. Ein 10-stündiges Zeitraffer-Video eines Gartenwurmembryos, der sich zu einem ausgewachsenen Babywurm entwickelt, zeigte einen schnellen Prozess der Zellteilung, der durch die Sauerstoffentfernung der Umgebung eingefroren wurde. Die gleiche Zellteilung wurde zweieinhalb Stunden nach der Wiederherstellung des Sauerstoffs unbeeinflußt wieder aufgenommen.

Forscher fanden heraus, dass die Embryonen von Hefe- und Gartenwürmern bei buchstäblich eisigen Temperaturen nicht leben. 99 Prozent der Versuchspersonen starben nach 24 Stunden Einwirkung von Temperaturen knapp über dem Gefrierpunkt.

Beim ersten Sauerstoffmangel in der oben beschriebenen Weise überlebten jedoch 66 Prozent der Hefe und 97 Prozent der Gartenwürmer. Nach dem Wiedererwärmen und Wiedereinführen von Sauerstoff wurden die "zwei stark voneinander abweichenden Organismen" wiederbelebt und zeigten eine normale Lebensspanne, sagten die Wissenschaftler in einer Erklärung.

Ein besseres Verständnis des Zusammenhangs zwischen niedrigem Sauerstoffgehalt und niedrigen Temperaturen könnte den Weg zur Verlängerung der Haltbarkeit menschlicher Organe für die Transplantation bringen, sagte Roth.

Es könnte auch erklären, was ein ungelöstes Rätsel war: berichtete Fälle von Menschen, die nach dem Unterwerfen von Hypothermie "zum Leben erweckt" wurden.

"Es gibt viele Beispiele in der wissenschaftlichen Literatur von Menschen, die zu Tode erstarren. Sie haben keinen Herzschlag und sind klinisch tot. Aber sie können wiederbelebt werden", sagte Roth. "In ähnlicher Weise können die Organismen in meinem Labor durch Sauerstoffmangel und auf andere Weise in einen Zustand reversibler suspendierter Animation versetzt werden. Sie scheinen tot zu sein, sind es aber nicht."

Dokumentierte Fälle von Menschen, die nach Stunden oder Tagen ohne Puls in extrem kalten Bedingungen wiederbelebt wurden, inspirierten Roth zunächst dazu, die Beziehung zwischen menschlicher Hypothermie und seiner eigenen Forschung im erzwungenen Winterschlaf zu untersuchen.

Im Winter 2001 fiel die Körpertemperatur des kanadischen Kleinkindes Erica Norby auf 16 Grad Celsius (61 Grad Fahrenheit), da sie stundenlang bei kaltem Wetter lag, nachdem sie nur mit Windel draußen herumgewandert war. Anscheinend war sie völlig erholt, nachdem sie wieder aufgewärmt und wiederbelebt worden war.

Das seltsame Schicksal ereilte den japanischen Bergsteiger Mitsutaka Uchikoshi im Jahr 2006, der nach 23 Tagen nach dem Einschlafen auf einem schneebedeckten Berg mit einer Kerntemperatur von 22 Grad Celsius (22 Grad Celsius) entdeckt wurde.

"Wir fragten uns, ob das, was mit den Organismen in meinem Labor geschah, auch bei Menschen wie dem Kleinkind und dem japanischen Bergsteiger vorkam. Bevor sie kalt wurden, gelang es ihnen irgendwie, ihren Sauerstoffverbrauch zu senken. Schützte sie das?" Sagte Roth. "Unsere Arbeit in Nematoden und Hefe lässt darauf schließen, dass dies der Fall sein kann und uns einen Schritt näher an das Verständnis bringen kann, was mit Menschen geschieht, die scheinbar erfrieren, aber wiederbelebt werden können."

Die Schutzwirkung von Sauerstoffmangel beruht auf der Art und Weise, wie biologische Prozesse angehalten werden, bevor sich gefährliche Instabilitäten entwickeln können. Bei der Wiederbelebung werden die Prozesse dort fortgesetzt, wo sie aufgehört haben, ohne dass Anzeichen einer Störung aufgetreten sind.

"Wenn ein Organismus suspendiert ist, können seine biologischen Prozesse nichts falsch machen", sagte Roth. "Bei extremer Kälte ist dies manchmal das Richtige; wenn Sie es nicht richtig machen können, tun Sie es überhaupt nicht."

Das ultimative Ziel einer solchen Forschung ist es, Patienten "Zeit zu verschaffen", die sich einem physischen Schock ausgesetzt haben, beispielsweise nach Herzinfarkten und schwerem Blutverlust, und ihre Überlebenschancen dadurch erhöhen, dass sie so lange erhalten bleiben, bis sie die medizinische Versorgung erreichen können. Andere Formen des erzwungenen Winterschlafes schließen die Exposition gegenüber chemischen Mitteln wie Schwefelwasserstoff ein.
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