"Geschlossene Gesellschaft in der Netzhaut" - Stäbchen, Zapfen und neues Photosystem arbeiten allein
München, 16. Juni 2003 - Stäbchen und Zapfen - jeder kennt sie aus dem Biologieunterricht. Diese beiden Typen von Sinneszellen besetzen die Netzhaut menschlicher Augen sowie die anderer Säugetiere. Sie empfangen einfallendes Licht und leiten diese Informationen über den Sehnerv ins Gehirn, wo das wahrgenommene Bild rekonstruiert wird. Bis vor wenigen Jahren galten Stäbchen und Zapfen als die einzigen Sinneszellen der Netzhaut. Vor kurzem wurde allerdings ein weiteres Photosystem im Auge entdeckt: das der Melanopsin-enthaltenden Ganglionzellen. In prominenten Fachzeitschriften publizierte Artikel postulierten, dass sogar noch ein weiteres Photosystem existieren müsse. Diese Hypothese wurde jetzt von Prof. Dr. Martin Biel vom Zentrum für Pharmazieforschung der LMU in Zusammenarbeit mit amerikanischen, britischen und kanadischen Kollegen widerlegt, wie in der online-Ausgabe des Fachmagazins Nature berichtet. "Dieses Ergebnis ist für das Verständnis der Funktion der Netzhaut von sehr großer Bedeutung, auch wenn die klinische Bedeutung der Ergebnisse im Augenblick nur schwer abschätzbar ist", so Biel.
"Bei Nacht sind alle Katzen grau", sagt der Volksmund - und hat Recht. Bei schlechten Lichtverhältnissen, etwa in der Dämmerung, sind vor allem die hochempfindlichen Sehstäbchen in der Netzhaut aktiv. Sie können allerdings keine Farben ausmachen. Das ist anders bei den Zapfen, die in das Auge einfallendes Licht tagsüber und bei guten Lichtverhältnissen detektieren. Das erst vor wenigen Jahren entdeckte Melanopsin-abhängige Photosystem ist ebenfalls lichtempfindlich und an der Anpassung der inneren Uhr, des Biorhythmus des Organismus, mit der Außenwelt beteiligt.
Mehrere Forschergruppen äußerten in Fachartikeln, dass es noch ein viertes Photosystem in der Retina, der Netzhaut, von Säugetieren geben müße. Untersuchungsobjekte der Wahl bei dieser Frage für Biel und seine Kollegen waren Mäuse mit ganz spezifischen Gendefekten. Die Tiere in den Experimenten konnten weder das Protein Melanopsin noch funktionierende Sehstäbchen oder -zapfen bilden. Eine der drei verwendeten Mauslinien wurde von Biels Arbeitsgruppe in München hergestellt und dann den amerikanischen Kooperationspartnern um Prof. Yau an der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, für die Versuche zur Verfügung gestellt.
Das hypothetische vierte Photosystem, das auf den Cryptochrom-Proteinen beruhen soll, erfülle mehrere Funktionen, so die Vermutung mehrerer Wissenschaftler. Zum einen solle es am Pupillenreflex beteiligt sein, also an der Verengung der Pupille bei Lichteinfall. Zum anderen sollten die Cryptochrome helfen, den inneren Rhythmus des Organismus an den äußeren Tag-Nacht-Zyklus anzupassen. Bei Licht-Dunkel-Wechseln, die vom 24 Stunden-Takt abweichen, passt sich der Organismus ebenfalls an. Auch daran soll der postulierte Mechanismus beteiligt sein.
Biels Forscherkollegen führten an den Mäusen, deren drei bekannte Photosysteme nicht funktionierten, mehrere Experimente durch. Jedes unterstrich, dass kein weiterer Mechanismus mit den postulierten Funktionen vorhanden sein kann. Denn die Mäuse zeigten praktisch keinen Pupillenreflex, keine Anpassung an die äußeren Lichtverhältnisse und auch keine Koordinierung ihrer Aktivität mit einem kurzphasigeren Hell-Dunkel-Wechsel. Das kann nur damit erklärt werden, dass ohne die drei bekannten Photosysteme, die sich in ihrer Funktion ergänzen, keine Informationen über die Lichtverhältnisse der Außenwelt an das Gehirn weitergeleitet werden. "Meine Arbeitsgruppe beschäftigt sich schon seit mehreren Jahren mit Proteinen, die bedeutsam für den Sehprozess sind, und wir haben weitere Kooperationen mit der Gruppe von Prof. Yau geplant", so Biel. "Unsere Ergebnisse sind unter anderem so wichtig, weil das vollständige Verständnis der Funktion der Netzhaut die Voraussetzung für eine gezielte Therapie von Erkrankungen der Netzhaut ist."
Ansprechpartner:
Professor Dr. Martin Biel
Department Pharmazie - Zentrum für Pharmaforschung der LMU
Tel.: 089-2180-77327, 77328
E-Mail: mbiel@cup.uni-muenchen.de
Internet: www.cup.uni-muenchen.de/ph/aks/biel/
