Wenn der Bereich Biostase (auch Kryonik genannt) noch vollkommen neu für dich ist, findest du es auf den ersten Blick vielleicht gar nicht so leicht, die ganzen Begriffe zu verstehen. So kann zum Beispiel der Unterschied zwischen Hibernation, auch Winterschlaf genannt, und Kryokonservierung recht verwirrend sein, ganz zu schweigen von Scheintod oder Vitrifizierung. Ist ein kryokonservierter Mensch etwa mit einem Menschen vergleichbar, der Winterschlaf halten würde? Auch wenn all diese Begriffe viele Gemeinsamkeiten haben – und sich alle um kalte Temperaturen drehen – gibt es auch viele Aspekte, die sie voneinander unterscheiden. Wenn du ein Experte in Sachen Kryonik werden willst, solltest du diesen Artikel lesen und herausfinden, wie Hibernation und Kryokonservierung funktionieren.

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Winterschlaf

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Was genau ist Winterschlaf? Wenn man sich zurück an seine Schulzeit erinnert, weiß man vielleicht noch, dass manche Tiere wie Streifenhörnchen und Fledermäuse Winterschlaf halten. Sie fallen in einen langen „Tiefschlaf“, um ihren Stoffwechsel zu verlangsamen und somit ihren Bedarf an Nahrung (die im Winter weniger zur Verfügung steht) zu reduzieren. So überleben diese Tiere, bis die Temperaturen wieder steigen.

Der eigentliche Prozess des Winterschlafs ist jedoch etwas komplizierter als das. Zunächst einmal ist der Winterschlaf kein Schlaf – während des Winterschlafs wird nicht ausgeruht und auch nicht geträumt, denn die Körpertemperatur ist tatsächlich viel zu niedrig, um die mit dem Träumen verbundenen elektrischen Ströme zu erzeugen. Außerdem weisen viele Tiere nach dem Winterschlaf sogar Anzeichen von einem Schlafentzug auf, so dass sie in den folgenden Tagen erst einmal richtigen Schlaf nachholen müssen, um sich zu erholen. Zweitens: Winterschlaf findet nicht nur im Winter statt. Einige Tiere halten auch Sommerschlaf, wo der Stoffwechsel herunterfährt, wenn Temperaturen zu heiß und/oder zu trocken sind. Und auch, wenn ein Sommer- oder Winterschlaf insgesamt bis zu mehrere Monate anhalten kann, ist dies jedoch kein kontinuierlicher Prozess. Die meisten Tiere, die Winterschlaf halten, wachen alle paar Wochen auf, um eine Kleinigkeit zu essen und ihr Geschäft zu verrichten.

Aber wie genau können manche Tiere ihre Körpertemperatur auf natürliche Weise senken und ihren Stoffwechsel verlangsamen? Und sind auch Menschen dazu in der Lage?

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So funktioniert der Winterschlaf

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Der Winterschlaf ist ein Überlebensmechanismus. Wenn das Nahrungsangebot abnimmt und die Temperaturen sinken, ziehen sich Tiere automatisch an einen wärmeren Ort zurück oder halten Winterschlaf. Letzteres wird durch verschiedene Faktoren ausgelöst: Einige Tiere haben eine „innere Uhr“, bzw. (biologischen Jahresrhythmus), der ihnen sagt, wann sie ihren Winterschlaf halten müssen. Andere Tiere reagieren dagegen auf die Verkürzung der Tageszeit (Photoperiodismus). Wiederum andere reagieren auf das verringerte Nahrungsangebot. 

Sobald die innere Uhr zum Winterschlaf schlägt, bereiten die Tiere einen Bau oder eine Höhle vor und sammeln nicht verderbliche Nahrung. Viele Tiere stopfen sich auch mit Nahrung voll und sorgen für ein zusätzliches Fettpölsterchen, das während des Winterschlafs verbraucht wird.

Wenn die Zeit dann gekommen ist, aktiviert das Hormonsystem der Tiere einige Prozesse: Drüsen beginnen mit der Freisetzung veränderter Hormonspiegel, die den physiologischen Aspekt des Winterschlafs steuern. Die Schilddrüse die den Stoffwechsel steuert, reduziert währenddessen ihre Aktivität. Die Hypophyse hingegen verlangsamt den Herzschlag und die Atemfrequenz sowie mehrere andere lebenswichtige Funktionen. Die Herzfrequenz sinkt während des Winterschlafs auf bis zu 2,5 Prozent des normalen Wertes, so dass sich der Herzschlag eines Streifenhörnchens zum Beispiel von den üblichen 200 auf nur fünf Schläge pro Minute verlangsamt. Der Sauerstoffbedarf und die Atemfrequenz sinkt dabei ebenfalls um 50 bis 100 Prozent. Einige Tiere, darunter auch viele Reptilien, hören sogar ganz auf zu atmen. Außerdem ist das Bewusstsein stark beeinträchtigt. Die meisten Tiere im Winterschlaf nehmen ihre Umgebung gar nicht mehr wahr und können nur schwer wieder aufwachen.

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Anwendung in der Medizin

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Viele Tiere durchlaufen diesen Prozess, aber Menschen können nicht auf natürliche Weise in einen Winterschlaf fallen. Dennoch hat ein künstlich herbeigeführter Winterschlaf (der so genannte Scheintod) enorme Vorteile im medizinischen Bereich. Auch die bloße Absenkung der Temperatur und der Stoffwechselrate um einige Grad kann in manchen Fällen bereits Leben retten.

Schauen wir uns doch mal ein paar mögliche Anwendungen an:

• Die therapeutische Hypothermie wird derzeit in einigen Krankenhäusern als Behandlungsmethode eingesetzt, um Schäden im Zusammenhang mit Herzstillstand und Schlaganfall zu verringern. Wenn das Herz aufhört zu schlagen, wird das Gewebe (wie z. B. das Gehirn) aufgrund von Sauerstoffmangel geschädigt. Durch Absenken der Körpertemperatur in einer kontrollierten Umgebung kann der Sauerstoffverbrauch und ATP-Bedarf  (Adenosintriphosphat) jedoch verringert werden, so dass mehr Zeit bleibt, den Herzschlag wieder in Gang zu bringen, bevor die Schädigung einsetzt.
• Obwohl sich Tiere im Winterschlaf über einen längeren Zeitraum nicht bewegen, kommt es bei ihnen nicht zu Muskelschwund. Mehrere Studien erforschen derzeit, wie die Tiere es schaffen, den Verlust an Muskelmasse zu minimieren. Neue Entdeckungen in diesem Bereich könnten dazu beitragen, Muskelerkrankungen zu behandeln und bettlägrigen Patienten zu helfen.
• Ebenso könnte ein besseres Verständnis vom ausbleibenden Knochenabbaus bei Tieren im Winterschlaf, selbst nach langer sitzender Tätigkeit, zu neuen Möglichkeiten zur Behandlung degenerativer Knochenerkrankungen wie Osteoporose führen.
• Ein induzierter Scheintod könnte bei der Behandlung von Krebs helfen, da die verringerte Stoffwechselrate die Ausbreitung von Tumoren im Gewebe verlangsamen und Ärzten somit mehr Zeit für die Behandlung des Patienten gibt. Gleichzeitig könnte durch die Verringerung des Sauerstoffbedarfs für gesunde Zellen eine stärkere Chemotherapie eingesetzt werden. Für Patienten, die sich nicht in einem Winterschlaf befinden, wäre dies jedoch fatal.

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Kryokonservierung

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Eine Kryokonservierung von Menschen (auch Biostase genannt) st da schon etwas anders. Wie beim Winterschlaf wird zwar auch bei Kryokonservierung der Stoffwechsel verlangsamt, jedoch soweit, dass jegliche biologische Aktivität vollständig zum Stillstand kommt. Somit benötigt ein Körper im Winterschlaf immer noch eine geringe Menge an Energie, während dies bei einer Kryokonservierung nicht der Fall ist. Zudem kann eine kryokonservierte Person zwar für eine unbestimmte Zeit in diesem Zustand gehalten werden, aber aufgrund der fehlenden eigenen Körperaktivität ist irgendwann eine äußere Kraft erforderlich, um den Stoffwechsel und alle Lebensfunktionen wieder anzuregen.

Aus biologischer Sicht unterscheidet sich eine Biostasis deutlich vom Winterschlaf – hauptsächlich dadurch, dass keine Hormone erforderlich sind, um den Prozess einzuleiten. Eine Kryokonservierung muss von Dritten (in der Regel einem geschulten Standby-Team) nach der Feststellung des gesetzlichen Todes eingeleitet werden. Herzschlag und natürliche Atmung haben zu diesem Zeitpunkt bereits aufgehört, so dass das Standby-Team nur noch die Körpertemperatur senken und Körperflüssigkeiten durch Kryoprotektionslösungen ersetzen muss. Dadurch gelangt der Körper in einen amorphen, glasartigen Zustand, in dem alle biologischen Prozesse pausiert werden; alle Zellen werden angehalten, so dass kein Abbauprozess stattfindet und der Körper auf eine mögliche Wiederbelebung warten kann.

Warum Kryokonservierung nicht Einfrieren ist

Kryokonservierung und Einfrieren sind zwei unterschiedliche Verfahren – und eines der Hauptziele des ersten Verfahrens ist es, das zweite zu verhindern. Beim Einfrieren gefriert nämlich das im Gewebe enthaltene Wasser und bildet Eiskristalle. Diese haben scharfe Kanten, die das Gewebe beschädigen und nach einem Auftauvorgang zu Brei werden lassen, was beim ultimative Ziel einer späteren Wiederbelebung natürlich sehr unvorteilhaft ist.

Um dies zu verhindern, werden alle Flüssigkeiten im Körper durch Gefrierschutzmittel ersetzt. Dies nennt man Vitrifizierung, wobei die Zellen in einen amorphen, glasartigen Zustand übergehen.

In der Natur gibt es Tiere wie den Nordamerikanischen Eisfrosch, die im Winter etwa 7 Monate lang „einfrieren“, bzw. vitrifizieren, da ihr Körper ein natürliches Frostschutzmittel produziert, das die Bildung von Eiskristallen verhindert und sie in die Lage versetzt, wieder aufzutauen und „zum Leben zu erwachen“, sobald die Temperaturen wieder erträglicher werden. Wir Menschen können dieses Mittel leider nicht auf natürliche Weise produzieren (zumindest nicht mit der heutigen Technologie).

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Potenziell lebensrettendes Verfahren

Einmal kryokonserviert können unsere Patienten auf unbestimmte Zeit in diesem Zustand bleiben. Der Hauptzweck der Biostasis besteht aber natürlich nicht darin, die Patienten für immer zu konservieren. Das ultimative Ziel ist es, sie eines Tages wiederzubeleben.

Aber warum sollte man eine Person wiederbeleben, deren Zustand zum Zeitpunkt des gesetzlichen Todes unheilbar war? Die Antwort ist ganz einfach: In Zukunft werden Krankheiten, die heute noch unheilbar sind, behandelbar sein (so wie wir heute Krankheiten behandeln können, die früher tödlich waren). Durch eine Wiederbelebung von kryokonservierten Patienten können diese also in Zukunft behandelt werden, um ihr Leben zu retten. Stell dir nur einmal vor, wir würden in einigen Jahren ein Heilmittel gegen Krebs (wenn auch nicht alle Arten) finden. Kryokonservierte Menschen, die an Krebs erkrankt sind, könnten wiederbelebt und mit der entsprechenden Technologie behandelt werden, damit sie in Zukunft möglicherweise länger leben können.

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Fazit

Kryokonservierung von Menschen ist lediglich ein Teil des ganzen Prozesses. Wie beim Winterschlaf könnte natürlich niemand von einem solchen Verfahren profitieren, wenn es uns nicht gelänge, Menschen aus dem künstlichen Koma wieder zurückzuholen. Um von Kryokonservierung profitieren zu können, müssen wir in der Lage sein, Menschen erfolgreich wiederzubeleben. Derzeit gibt es die dafür erforderliche Technologie noch nicht, doch dank der Bemühungen von Kryonik-Instituten wie Tomorrow Biostasis besteht eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen und medizinische Einrichtungen völlig zu verändern.

Wenn auch du an der Entwicklung dieser möglicherweise lebensrettenden Technologie interessiert bist, kannst du dich heir anmelden und ein Teil unserer Community werden. Alternativ kannst du auch einen Gesprächstermin mit uns vereinbaren, um mehr zu erfahren.