Mausstudie: Licht schon im Mutterleib für Augen-Entwicklung wichtig

Falls Licht eine Rolle bei der Entwicklung der Augen spielt, dann erst unmittelbar nach der Geburt - das zumindest war bisher die gängige Annahme unter Biologen und Medizinern. Doch wie Forscher der University of California im Fachjournal "Nature" nun berichten, brauchen zumindest die Augen von Mäusen schon während der Embryonalentwicklung Lichtreize, um normal zu wachsen.

Sujata Rao vom Cincinnati Children's Hospital Medical Center und ihre Kollegen entdeckten bei Mäusen einen Signalweg, bei dem Photonen ein Protein direkt im Fötus aktivieren. Die Lichtreaktion kontrolliert die Anzahl der Neuronen in der Netzhaut. Gleichzeitig reguliert sie die Entwicklung von Blutgefäßen in den Augen, schreiben die Wissenschaftler. Diese Regulation sei wichtig, da auch beim Menschen eine Reihe von Augenproblemen auf Gefäßerkrankungen beruht.

Eine der häufigsten Erkrankungen ist die Frühgeborenen-Retinopathie, bei der die Netzhaut nicht ganz ausgereift ist. Dadurch kann es zu einer unkontrollierten Neubildung von Gefäßen kommen, die im Auge starken Druck aufbaut und im schlimmsten Fall zu einer Netzhautablösung oder Erblindung führen kann. In 90 Prozent der Fälle bilden sich die Veränderungen zum Glück wieder zurück.

Licht dringt auch ins Körperinnere

Doch wie soll überhaupt Licht durch den Körper der Mutter bis zum Ungeborenen gelangen? "Es ist eine gängige falsche Annahme, dass es im Inneren von Tieren und Menschen komplett dunkel ist", sagt Richard Lang, der die Studie zusammen mit seinem Kollegen David Copenhagen leitete. Durch den Körper einer trächtigen Maus dringen genug Photonen, um entsprechende Lichtreize beim Embryo zu erzeugen. Lang vergleicht das Innere der Maus am ehesten mit einem dunklen Raum, in dem auch das menschliche Auge noch ein schwaches Licht erahnen könnte.

Im Laborexperiment konnten die Wissenschaftler zeigen, dass eine ausreichende Anzahl an Lichtteilchen bereits im Mutterleib die Kontrollmechanismen aktivieren muss, um die Gefäßbildung einzudämmen. Die Photonen aktivieren im Mäuse-Embryo ein Protein namens Melanopsin, das die normale Entwicklung von Gefäßen und Neuronen in Gang bringt.

Ähnlicher Mechanismus wahrscheinlich auch bei Menschen

Um den Effekt der Lichtreaktion zu untersuchen, hielten Rao und ihre Kollegen einen Teil der trächtigen Versuchsmäuse im Dunkeln, bei einem anderen Teil schalteten sie die Melanopsin-Produktion genetisch aus. Anschließend konnten sie bei beiden Gruppen beobachten, dass sich die Gefäße des Glaskörpers und der Netzhaut unkontrolliert ausbreiteten. Daraus folgern die Wissenschaftler, dass die Mäuse-Embryos schon im Endstadium der Schwangerschaft auf Licht angewiesen sind, damit sich ihre Augen normal entwickeln.

Wurden die Mäuse erst ganz kurz vor der Geburt ins Dunkle verlagert, zeigten die Nachkommen keine Veränderungen, da dieser Teil der Augenentwicklung schon abgeschlossen war.

Das an der Lichtreaktion beteiligte Melanopsin kommt auch beim Menschen vor. "Wir halten es für wahrscheinlich, dass ein ähnlicher Signalweg auch bei der menschlichen Embryonalentwicklung von Bedeutung ist", sagt Lang. Sie untersuchen derzeit, ob die Ergebnisse der Mausstudie auf den Menschen übertragbar sind.