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Hibernisation und Strahlenschutz

Hibernation and radiation protection

Abstract

When hibernating loirs(Glis glis) are irradiated with lethal doses of X-rays, radiation damage cannot be observed as long as the animals are in the poikilothermic state. Only when they have returned to the homoeothermic state, does the typical radiation syndrom occur, and the animals die as if they were irradiated at the moment of awakening. The final rate of mortality, however, is about the same as in animals irradiated in the homoeothermic state. When the loirs (irradiated with 700 r during hibernation) were kept in the hibernating state for 3 weeks and then injected with cysteine just at the moment of the awakening, 95% of the aniamls survived. This surprising after-effect of cysteine was demonstrated in several typical biochemical reactions, e. g. in the ray-induced changes of the serum proteins by electrophoresis, in the production of erythrocytes by the incorporation of radioiron, in the DNA-synthesis, but also histologically in the cells of the bone marrow and of other organs. The possible mechanism of the protecting effect of cysteine applied 3 weeksafter irradiation is discussed.

Zusammenfassung

1. Werden Siebenschläfer im hibernisierten Zustand mit einer semiletalen Dosis von Röntgenstrahlen bestrahlt, so bleibt der Strahlenschaden mehrere Wochen latent, falls die Tiere während dieser Zeit im Winterschlaf verbleiben. Er wird erst nach dem Erwachen der Tiere manifest. Die Tiere sterben dann, als ob sie zum Zeitpunkt des Erwachens bestrahlt worden wären.

2. Die endgültige Mortalitätsrate ist nicht wesentlich von der im Wachzustand bestrahlter Tiere verschieden. Der Winterschlaf an sich bewirkt also lediglich ein Hinauszögern des Strahlentodes, jedoch keinen Strahlenschutz.

3. Werden im Winterschlaf bestrahlte Winterschläfer 3 Wochen im hibernisierten Zustand gehalten, und danach zum Zeitpunkt der Überführung in den homoiothermen Zustand mit Cystein behandelt (500 mg/kg i. p.), so wird noch nachträglich ein signifikanter Strahlenschutz erzielt.

4. Bei wachen Siebenschläfern existiert zwischen 3000 und 10 000 R ein Konstanzbereich der Überlebenszeit von 4,2 Tagen (Rajewsky-Effekt), bei hibernisierten Tieren jedoch nicht.

5. Strahleninduzierte, morphologische Veränderungen sind bereits im Winterschlaf sowohl am Knochenmark als auch an einigen anderen Organen nachweisbar, wenn auch wesentlich schwächer ausgeprägt als im Wachzustand.

6. Die Erythrozytenproduktion beträgt im Winterschlaf nur 8% von der im Wachzustand beobachteten (Radioeisentest). Die strahleninduzierte Hemmung ist auch im Winterschlaf erheblich.

7. Die im Wachzustand auftretenden strahleninduzierten Veränderungen der Serumeiweißzusammensetzung können im Winterschlaf nicht beobachtet werden. Sie sind erst nach dem Wiedererwachen der Tiere nachweisbar.

8. Die DNS-Synthese der Darmepithelzellen ist im Winterschlaf um ca. 50% vermindert. Eine strahleninduzierte Hemmung um weitere 60% ist jedoch nachweisbar.

9. ATP ist im Winterschlaf erhöht.

10. Die Erythrozytenlebensdauer ist im Winterschlaf auf etwa das 3fache verlängert.

Zitierte literatur

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Künkel, H.A. Hibernisation und Strahlenschutz. Helgolander Wiss. Meeresunters 9, 197–211 (1964). https://doi.org/10.1007/BF01610033

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