Physiologisches Limit beim Syrischen Goldhamster

Hohe Energieanforderungen während Kälteexposition, lang andauernder physischer Aktivität oder während der Jungenaufzucht lassen die Stoffwechselrate, den Futterverbrauch und die Energieassimilation bei gleichbleibendem Körpergewicht stark ansteigen. Allerdings gibt es bei allen genannten Szenarios Grenzen des Energieumsatzes, das die Wärmeproduktion, die Muskelaktivität und die Milchproduktion selbst bei uneingeschränktem Zugang zu Futter nicht unbegrenzt gesteigert werden kann. Tiere werden daher nicht durch die Futterverfügbarkeit beschränkt sondern durch physiologische Limits. In den letzten Jahren zeigte sich, dass Weibchen durch deren Kapazität, überschüssige Wärme abzugeben limitiert sein könnten. Diese Hypothese wird mit der Abkürzung "HDL" beschrieben. Gemäß der Hypothese entsteht die Wärme als Nebenprodukt sowohl vom stark angekurbelten Stoffwechsel und der Milchproduktion und könnte den Futterverbrauch und die Milchproduktion der Weibchen bestimmen. Wir schlagen daher vor, diese Hypothese am Syrischen Goldhamster (Mesocricetus auratus) zu testen. Diese Tiere haben große Wurfgrößen, produzieren Nesthockerjunge und große Mengen an Milch während der dreiwöchigen Jungenaufzuchtphase. Wir wollen speziell die oben genannte Hypothese testen dass die Abgabe der Stoffwechselwärme Weibchen während der Aufzucht von Jungen Goldhamstern limitiert. Wir planen, drei getrennte Experimente über den Zeitraum von drei Jahren in diesem Kontext durchzuführen. Im ersten Experiment werden wir die Futter- und Energieaufnahme sowie Milchproduktion bei 5,22 und 30 C messen um Klarheit über das physiologische Limit bei dieser Tierart zu bekommen. Im nächsten Schritt wollen wir die Abgabe der Wärme manipulieren indem wir die gleichen Parameter messen jedoch an Weibchen denen das Fell entlang der Körperlängsachse vorher abgeschnitten wurde. Zuletzt wollen wir den Einfluss von potentiellen Fettreserven auf das physiologische Limit testen und zwar in drei aufeinanderfolgenden Jungenaufzuchtperioden. Die Reproduzierbarkeit des physiologischen Limits wird daher getestet werden zusammen mit einer neuen Hypothese, die vorhersagt dass Weibchen je nach Jahreszeit, unterschiedlich viel Energie in die Jungen investieren. Unsere vorgeschlagene Studie zielt darauf ab, ein neues, interessantes und optimal geeignetes Modell in die Diskussion um das physiologische Limit einzuführen und interessante und evt. unerwartete (nicht mit der Hitzelimitierung konforme) Daten zu erheben und sie der Öffentlichkeit und den Wissenschaftlern dieses Fachgebiets zugänglich zu machen. Wir werden dabei besonders auf die Anwendbarkeit unserer Ergebnisse im Bereich der Tierproduktion von Labortieren und Haustieren aber auch Wildtieren in Gefangenschaft achten.

Hohe Energieanforderungen während Kälte, lang andauernder physischer Aktivität oder während der Jungenaufzucht lassen die Stoffwechselrate, den Futterverbrauch und die Stoffwechselaktivität bei gleichbleibendem Körpergewicht stark ansteigen. Allerdings gibt es bei allen genannten Szenarios Grenzen des Energieumsatzes, da die Wärmeproduktion, die Muskelaktivität und die Milchproduktion selbst bei unbeschränktem Zugang zu Futter nicht endlos gesteigert werden kann. Säugetiere werden daher durch physiologische Limits in ihrer Stoffwechselleistung eingeschränkt und gemäß der heat dissipation limitation (HDL) Hypothese gilt die Wärme, die bei der Milchproduktion entsteht als entscheidend. Unser Einzelprojekt hatte die Erforschung dieses physiologischen Limits bei der Jungenaufzucht im Goldhamstermodell (Mesocricetus auratus) zur Aufgabe. Goldhamster haben große Würfe, produzieren 3-16 Nesthockerjunge und große Mengen an Milch während der 19-tägigen Jungenaufzuchtphase. Als wir Goldhamster bei drei unterschiedlichen Raumtemperaturen (22, 8, 30C) Junge aufziehen ließen, beobachteten wir, dass die subkutane Körpertemperatur von laktierenden Weibchen signifikant höher war als die von nicht reproduzierenden Kontrolltieren (F1,866= 128.74; p<0.0001, Ohrnberger et al., 2018b). Wenn Muttertiere ihre Jungen bei 30C aufzogen, kam die Futteraufnahme sogar zu einem Stillstand und die Überlebensrate der Jungtiere war drastisch reduziert (Ohrnberger et al., 2016b). Beim Vergleich von Milchproduktion, Futteraufnahme und Energiestoffwechsel bei drei verschiedenen Umgebungstemperaturen, stellten wir fest, dass die Parameter am höchsten bei kalten, am niedrigsten bei heißen, und intermediär bei normalen Temperaturbedingungen waren (Ohrnberger et al., 2018b.). Basierend auf diesen Ergebnissen rasierten wir laktierende Weibchen entlang des Rückens um zu testen, ob die Laktationsleistung dadurch zusätzlich verbessert werden kann (Ohrnberger et al. in prep.). Wir beobachteten, dass rasierte Weibchen signifikant geringere Stresswerte, bedingt durch die erleichterte Wärmeabgabe, zeigten (F1,22 = 8.69, p = 0.0075, Ohrnberger et al. 2018a). Zusammenfassend deuten die Ergebnisse unseres Einzelprojektes darauf hin, dass die durch den erhöhten Stoffwechsel gesteigerte Hitzeproduktion während der Jungenaufzucht sowohl die Futteraufnahme als auch die Milchproduktion von Goldhamstern negativ beeinflussen und damit die Wärme tatsächlich das physiologische Limit begrenzt.