The ecology of oxidative stress in bats

• Applicant: Privatdozent Dr. Christian C. Voigt
• Subject Area: Ecology and Biodiversity of Animals and Ecosystems, Organismic Interactions ; Anatomy and Physiology
• Term: from 2013 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 232331009

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Während der zweijährigen Projektphase konnte das Ziel, mehr über die Rolle von oxidativem Stress bei Alterungsprozessen von Wildtieren zu lernen, erreicht werden. Wir nutzten freilebende Fledermäuse, welche im Vergleich zu ähnlich schweren Säugetieren mit terrestrischer Lokomotion eine höhere Lebensspanne erreichen als Modellorganismen. Wir bestimmten bei 33 neotropischen Fledermausarten die Konzentration schädlicher Pro- und neutralisierender Antioxidantien und fanden heraus, dass Arten, welche sich ausschließlich von Früchten ernähren, die niedrigsten oxidativen Stresswerte aufwiesen, gefolgt von Fledermäusen, welche sich nur teilweise oder überhaupt nicht von Früchten ernähren. Dieses Muster resultiert vermutlich aus der Antioxidantien-reichen Nahrung von frugivoren Arten, da diese in größerem Umfang schädliche Prooxidantien neutralisieren können. Allerdings fanden wir keinen Zusammenhang zwischen oxidativem Stress und der maximalen Lebenserwartung von Fledermausarten. Fledermäuse sind nicht nur ökologisch sehr divers, sondern beherbergen auch eine Vielzahl von Pathogenen. Da Immunzellen eine der wichtigsten Quellen von Prooxidantien sind, untersuchten wir die Auswirkung einer experimentell ausgelösten Immunantwort auf die Konzentration von Pro- und Antioxidantien bei Carollia perspicillata, einer neotropischen Früchte fressenden Fledermausart. Individuen mit einer Lipopolysaccharid induzierten Immunantwort zeigten erhöhte oxidative Stresswerte im Vergleich zu Tieren der Kontrollgruppe, welchen lediglich Kochsalzlösung injiziert bekamen. Zudem fanden wir eine positive Korrelation zwischen der Anzahl von Immunzellen und oxidativem Stress. Basierend auf diesen Resultaten untersuchten wir, ob Fledermäuse mit einer hohen Konzentration von Immunzellen eine reduzierte Lebensspanne gegenüber Individuen mit wenigen Immunzellen aufweisen. Tatsächlich fanden wir, dass neotropische Sackflügelfledermäuse (Saccopteryx bilineata) mit einer hohen Anzahl von weißen Blutzellen im Vergleich zu Artgenossen mit wenigen Immunzellen eine reduzierte Überlebenswahrscheinlichkeit hatten. Zudem wiesen ältere Tiere in der Population weniger Immunzellen auf als junge Tiere, und innerhalb der Individuen nahm die Anzahl der Immunzellen mit dem Alter ab, was auf eine zelluläre Immunoseneszenz hinweist. Unsere Studie konnte zum ersten Mal den Zusammenhang zwischen oxidativem Stress und Ernährungsweise bei frei lebenden Wildtieren dokumentieren und zudem den wichtigen Einfluss von Immunzellen auf Alterungsprozesse bei freilebenden Säugetieren aufzeigen. Damit trägt unsere Studie wesentlich zum besseren Verständnis von Alterungsprozessen bei und eröffnet neue Fragen für zukünftige Forschung zu diesem Thema.

Publications

• (2013) Inflammatory challenge increases measures of oxidative stress in a free-ranging, long-lived mammal. Journal of Experimental Biology 216: 4514-4519
  K. Schneeberger, G. Á. Czirják, C. C. Voigt
  
• (2014) Frugivory is associated with low measures of plasma oxidative stress and high antioxidant concentration in free-ranging bats. Naturwissenschaften, 1-6
  K. Schneeberger, G. Á. Czirják, C. C. Voigt
  
• (2014) Immune profile predicts survival and reflects senescence in a small, long-lived mammal, the greater sacwinged bat (Saccopteryx bilineata). PLoS ONE 9(9): e108268
  K. Schneeberger, A. Courtiol, G. Á. Czirják, C. C. Voigt