Netzwerk Pferdeforschung Schweiz (04/10)

•2. Mai 2010 • Kommentar verfassen

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Halb Mensch, halb Fisch

•11. Dezember 2008 • Kommentar verfassen

FreitaucherFreitaucher, auch Apnoetaucher genannt, können – ohne Schaden zu nehmen – bis zu zehn Minuten ohne Luft auskommen und in Tiefen bis 214 Meter vordringen. Wie ist das möglich? Und was hat Apnoetauchen mit Forschung zu tun?

Von: Nicole Basieux

Selbstversuch im Hallenbad Glattbrugg: Ich zwänge mich in einen dicken Neoprenanzug. Der Apnoetrainer Marco Melileo stellt mir die erste Aufgabe: ich soll so lange wie möglich die Luft unter Wasser anhalten. Melileo stoppt die Zeit. Unter Wasser rasen meine Gedanken.. Was tue ich da eigentlich? Warum bekämpfe ich meinen Atemreflex? Das Verlangen nach Luft steigt. Ich gebe auf. Melileo sagt: „28 Sekunden“.
„Wie lange schafft ein Apnoetaucher?“
„Gut zwanzig mal länger.“

Lange Geschichte des Apnoetauchens
Jeder hat als Kind in der Badewanne schon versucht, so lange wie möglich die Luft anzuhalten oder im Schwimmbad so weit wie möglich zu tauchen. Das ist bereits Apnoetauchen. „Apnoe“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet „ohne Luft holen“. Archäologische Funde belegen, dass bereits vor 4500 Jahren die Menschen in Japan nach Essbarem tauchten.
Seitdem jedoch zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts Atemgeräte entwickelt wurden ging das Tauchen ohne Luft vergessen. Nur noch wenige Taucher finden ihre Leidenschaft in dieser Art zu tauchen. Und ganz wenige von ihnen betreiben es als Leistungssport.
Den Weltrekord in der Apnoedisziplin „Ohne Grenzen“ hält der Österreicher Herbert Nitsch. Er stiess bis in eine Tiefe von 214 Metern vor. Bis vor wenigen Jahren dachte man, der Mensch könnte nicht tiefer als 30 Meter tauchen. Denn dort herrscht ein Umgebungsdruck von vier Bar. Darum, so die Theorie, würde die Lunge einfach zusammengedrückt und der Taucher sterben. Nitsch tauchte bei seinem Weltrekord sieben Mal tiefer. Wie ist das möglich und was passiert im Körper eines Apnoetauchers?

Körper auf Sparflamme
Der Mensch ist mit einem Mechanismus ausgestattet, der Tauchreflex genannt wird. Sobald der Körper ins Wasser eintaucht, schaltet er auf Sparflamme: Der Herzschlag sinkt und die Extremitäten wie Arme und Beine werden weniger stark durchblutet. Doch in der Tiefe kommt das Problem des Druckausgleichs. Alle luftgefüllten Räume im Körper werden bei zunehmendem Wasserdruck zusammengepresst. Dank einem weiteren Effekt, der im Wasser auftritt, die sogenannte Blutumverteilung, ist das Vordringen in grosse Tiefen überhaupt möglich.  Die Durchblutung wird dabei vorwiegend auf die lebensnotwendigen Organe konzentriert. Eine Blutanreicherung in den Lungenkapillaren verhindert so auch ein komplettes Zusammendrücken der Lunge.

Tauchen für die Forschung
Im Hallenbad coacht mich Melileo weiter. „Das intensive und aktive Atmen vor dem Abtauchen ist für den Apnoetaucher das A und O.“ Trainierte Apnoetaucher schaffen es mittels einer speziellen Atemtechnik, dem so genannten Karpfen, bis zu zwei Litern mehr Luft in die Lunge zu pumpen. Dieses zusätzliche Lungenvolumen erlaubt zweierlei: zum einen wird der Gehalt an Sauerstoff im Blut gesteigert, womit die Zeit, die man ohne zu Atmen durchhält, verlängert werden kann. Zum anderen dient die dabei entstehende Überblähung als partieller Druckausgleich zum hydrostatischen Druck unter Wasser. Zur Messung der Lungenüberblähung hat die deutsche Lungenspezialistin Frau Dr. Monika Eichinger Apnoe-Taucher beim Karpfen im Kernspinuntomographen untersucht. Sie konnte zeigen, dass die Lungenüberblähung nach Beendigung des Manövers vollständig reversibel ist, die Lunge des Tauchers also wieder zu ihrer ursprüngliche Form und Grösse zurückkehrt (European Respiratory Journal, Okt. 2008, 32(4)).
Also atme ich und tauche dann ab. Totale Entspannung im Wasser. So muss es im Mutterleib gewesen sein, denke ich. Doch das angenehme Gefühl schwindet bald. Die Kampfphase setzt ein. Kopf gegen Körper. Ich halte noch einige Sekunden aus, dann komme ich raus. „Eine Minute und 56 Sekunden“, sagt Melillo und lächelt zufrieden.

Mit Ehrgeiz an die Grenzen
Dank des Trainings können Apnoetaucher unglaubliche Zeiten in der statischen Disziplin aufstellen. Der Weltrekord im statischen Apnoe hält zurzeit der deutsche Tom Sietas mit zehn Minuten und zwölf Sekunden. „Einer von zehn, der zum ersten Mal zu mir ins Training kommt, will zuviel und wird bewusstlos“, erzählt Melileo. Doch das sei nicht weiter schlimm. Sofern man den Bewusstlosen sofort aus dem Wasser zieht und kein Wasser in die Lungen eingedrungen lässt. Bei Wettkämpfen jedoch ist der Ehrgeiz riesig und die Athleten gehen an ihre Grenzen. Oft auch drüber. Bewusstlosigkeit ist keine Seltenheit. Was das für Langzeitfolgen haben könnte, ist noch ungeklärt. Doch wird unter Fachleuten vermutet, dass häufige Bewusstlosigkeit zu Lücken im Langzeitgedächtnis führen kann. Darum werden in Wettkämpfen, um die Risikofreude der Apnoe-Fans nicht zu stimulieren, Tauchgänge gefolgt von Bewusstlosigkeit jedoch nicht gewertet.

Fraglich ob gesund
Auch Peter Nussberger, erfahrener Schweizer Tauchmediziner und Präsident der Schweizerischen Gesellschaft für Unterwasser- und Hyperbarmedizin, meint, dass eine extreme Sucht nach Apnoetauchgängen und Rekorden nicht ungefährlich ist. Insbesondere bei ungenügender Vorbereitung und Training. „Andererseits kann die Medizin durch solche extreme Tauchgänge viele Abläufe und Vorgänge in unserem Körper verstehen lernen..“

Zum Ende des Trainings: wieder tauche ich ab. Und kann es jetzt sogar geniessen. Nichts existiert, ausser mein Körper umhüllt von Wasser. Dann meldet sich der erste Atemreflex. Ich kämpfe. Entspanne mich wieder. Der zweite Atemreflex. Wieder Kampf. Noch einmal entspannen und geniessen. Atemreflex zum dritten. Ich gebe auf. Melileo schaut mich an und sagt: „Zwei Minuten und 34 Sekunden.“

Speedy Gonzales rennt für die Forschung

•11. November 2008 • Kommentar verfassen

Labormäuse

Epo: Medikament und Doping. Forscher aus Zürich arbeiten dazu mit genveränderten Mäusen. Die Erkenntnisse könnten auch bei Erbkrankheiten helfen. Zu diesem Zweck rennt die Maus im Labor auf dem Laufband.

Von: Nicole Basieux

Der Raum befindet sich im Untergrund des Universitätsspitals Zürich. Er gehört zum Biologischen Zentrallabor, welches die höchste Hygienestufe aufweist. Alles und jeder, der da rein geht, muss steril sein. Verkleidet mit einer blauen Bluse, Hose und Kittel, sowie türkisfarbenen Socken, schwarzen Schuhen, Kopfhaube und Mundschutz. Hände und Fotoapparat werden desinfiziert. Das macht Angst. Haben denn diese Mäuse etwas Ansteckendes? „Nein, überhaupt nicht“, erklärt Beat Schuler, Doktorand am Institut für Veterinärphysiologie der Universität Zürich, „aber wir wollen auf keinen Fall unsere Zuchten und Versuchsmäuse mit Viren von der Strasse infizieren.“

Doping versus Medikament
Die Mäuse sind sehr wertvoll. Es sind genveränderte, so genannt transgene Epo-Mäuse. Ein in die Mäuse neu eingeführte Gen steuert die Produktion des Hormons Epo (Erythropoietin), welches die Blutbildung regelt. Ausdauersportlern ist Epo als Dopingmittel bekannt. Doch länger wird es schon als Medikament bei Nierenkrankheiten eingesetzt, um die Blutarmut der Patienten zu behandeln. Die Epo-Mäuse weisen einen Hämatokrit-Wert, wie der Anteil der roten Blutkörperchen im Blut genannt wird, von 90 Prozent auf. Im Vergleich dazu hat eine normale Maus einen Wert von 40 Prozent. Gleich wie der Mensch.

Schuler packt eine Maus am Schwanz und hält sie in einer Vorrichtung fest, damit sie ihn nicht in die Hand beissen kann. Er nimmt eine scharfe Klinge und macht einen winzigen Schnitt in ihr Schwänzchen. Blut quillt heraus. Er hält eine dünne Kapillare in den Tropfen, das Blut wird langsam in die Kapillare gesaugt. Zum Vergleich nimmt Schuler noch eine andere Maus. Bei dieser fliesst das Blut jedoch um einiges schneller in die Kapillare.
„Das ist der anschauliche Haupteffekt von Epo: das Blut wird dicker, etwa wie flüssiger Honig.“, sagt Schuler.

Renn Speedy, renn!
Je mehr rote Blutkörperchen, desto besser ist die Sauerstoffverteilung im Körper. Darum greifen auch Sportler zu Epo, um ihre Ausdauerleistung zu steigern. Der Doktorand wollte wissen, wo der optimale Hämatokrit-Wert liegt. Dazu arbeitete er mit zwei Gruppen von Mäusen: transgene Epo-Mäuse und normale Kontrolltiere. Den genmanipulierten Mäusen senkte er den ursprünglich hohen Hämatokrit., indem er ihnen Phenylhydrazin spritzte, welches rote Blutkörperchen auflöst. Bei den normalen Mäusen hingegen erhöhte er den Hämatokrit-Wert durch Injektionen von Eppo. Dann mussten die Mäuse zum Fitnesstest auf ein Laufband, das der Forscher eigens dafür entwickelt hat. Zuvor het er den Mäusen auch noch ein Messgerät von der Grösse eines Reiskorns implantiert Dieses Gerät misst direkt direkt und kabellos Blutdruck, Herzfrequenz und Temperatur.

Optimaler Hämatokrit für maximale Leistung
Diese Daten sollen Aufschluss darüber geben wie der Organismus reagiert, wenn Epo künstlich hinzu gegeben wird, und wie, wenn ein genetisch bedingter, hoher Hämatokrit-Wert gesenkt wird. Das Resultat den Hämatokrit-Wert zu erhöhen steigert zwar Leistung, doch wird der Wert zu hoch, sinkt die Leistung wieder ab. Der optimale Hämatokrit, welcher eine maximale Leistung erlaubt, liegt bei 58 Prozent.

Und Schuler hat gezeigt, dass Epo auch negative Folgen hat. Die Mäuse leiden an degenerativen Prozessen der Nieren, Leber, Skelettmuskulatur und Nerven. Und sie leben nur halb so lang wie ihre normalen Artgenossen.