Pythons kommen monatelang ohne Nahrung aus. Wenn sie dann auf Beute treffen, erwürgen sie diese Tiere und schlucken sie im Ganzen herunter. Gelegentlich sind dies übermäßig große Mahlzeiten, die den Stoffwechsel der Schlangen vor eine Mammutaufgabe stellen. Um die Nahrung verdauen zu können, verdoppeln die Pythons nach dem Verzehr ihre Herzfrequenz und erhöhen die Pumpleistung des Organs, um den Verdauungstrakt besser mit Blut zu versorgen und die Nährstoffe über das Blut abzutransportieren. Für diese Aufgabe wird das Herz der Schlangen sogar vorübergehend größer: Die einzelnen Zellen wachsen und mit ihnen das ganze Organ. Sie kehren nach der Verdauung der Beute aber fast wieder zu ihrer ursprünglichen Größe zurück. Die genauen Mechanismen, die diesen Vorgängen zugrunde liegen, sind bislang jedoch nur unzureichend verstanden.
Wie gelingt Pythons die Extra-Herzleistung?
Ein Team um Claudia Crocini von der Charité – Universitätsmedizin Berlin hat daher genauer untersucht, wie Pythons ihr Herz an die üppigen Mahlzeiten anpassen. Dafür verglichen die Biomediziner die Herzen von Königspythons (Python regius), die in den letzten 28 Tagen nichts gefressen hatten, mit denen von frisch gefütterten Artgenossen. Letztere erhielten eine Mahlzeit bestehend aus einer ganzen Ratte, die ein Viertel des Körpergewichts der Schlange ausmacht.
Dabei zeigte sich, dass die Herzen und Herzzellen der gefütterten Pythons am Tag nach der Mahlzeit um rund 20 Prozent größer waren als die Herzen der fastenden Reptilien. Die Struktur der Herzmuskeln veränderte sich dabei nicht. Einzelne Herzmuskelfasern entwickelten jedoch beim Zusammenziehen eine größere Kraft, entspannten sich anschließend langsamer und benötigten dadurch für höhere Leistung nicht mehr Energie. Zugleich waren die Herzzellen im Ruhezustand weniger stark angespannt, wie das Team feststellte. Auch das Herzkammergewebe der gefütterten Pythons war dadurch weniger steif als es in den Herzen ohne die ausgiebige Mahlzeit normal ist. Die Herzen waren insgesamt flexibler und zugleich stärker.
Aber wie kommt es zu diesem angepassten Zustand der Herzzellen? Um das herauszufinden, verglichen Crocini und ihre Kollegen die epigenetischen Merkmale der Herzmuskelzellen der Pythons. Diese regulieren, welche Gene im Erbgut abgelesen werden und bestimmen damit über den Zustand der Zelle. Das Ergebnis: Bei den gefütterten Schlangen war das sogenannte Chromatin, die Verpackung der DNA, weniger kondensiert als bei den fastenden Tieren, weil die dafür zuständigen Enzyme weniger aktiv waren. Ihre DNA war dadurch nicht so eng zusammengepackt wie sonst und dadurch besser zugänglich. Infolgedessen wurden zahlreiche Gene nach der üppigen Mahlzeit häufiger abgelesen, nach deren genetischen Bauplan mehr Proteine hergestellt und so insgesamt der Stoffwechsel der Herzmuskelzellen angekurbelt, wie das Team berichtet. Zudem produzierten die Herzzellen mehr Energie aus Fettsäuren.
