Mausstudie: Licht steuert Entwicklung der Augen im Mutterleib

Von Thomas Wagner-Nagy

Glaskörper-Gefäße im Auge einer drei Tage alten Maus: Wachstum vom Licht beeinflusst Zur Großansicht
Cincinnati Children's Hospital Medical Center

Glaskörper-Gefäße im Auge einer drei Tage alten Maus: Wachstum vom Licht beeinflusst

Mäuse-Embryos brauchen Lichtreize, damit sich ihre Augen gesund entwickeln. Forscher haben einen Mechanismus entdeckt, der die Bildung von Blutgefäßen und Neuronen steuert. Möglicherweise erklärt Lichtmangel Augenkrankheiten bei Säuglingen.

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.

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1.
atech 17.01.2013
Zitat von sysopMäuse-Embryos brauchen Lichtreize, damit sich ihre Augen gesund entwickeln.
ich bezweifle, dass Menschenembryonen im Mutterleib ebenfalls Licht für ihre Augenentwicklung benötigen. Sonst müssten menschliche Babys seit der Erfindung der Kleidung blind oder mit geschädigten Augen geboren worden sein. Wie immer bei der Mäuseforschung gilt: die an der Maus gewonnenen Erkenntnisse sind nicht ohne weiteres 1:1 auf den Menschen übertragbar. Denn der Mensch ist nunmal keine Maus.
2.
derjansel 17.01.2013
Zitat von atechich bezweifle, dass Menschenembryonen im Mutterleib ebenfalls Licht für ihre Augenentwicklung benötigen. Sonst müssten menschliche Babys seit der Erfindung der Kleidung blind oder mit geschädigten Augen geboren worden sein. Wie immer bei der Mäuseforschung gilt: die an der Maus gewonnenen Erkenntnisse sind nicht ohne weiteres 1:1 auf den Menschen übertragbar. Denn der Mensch ist nunmal keine Maus.
Und die Maus hat natürlich auch kein Fell? Und lesen sie dochmal genauer, 90% der Schäden gehen zum Glück zurück. Bedeutet wohl, einmal sonnenbaden in 9 Monaten reicht... Und man geht ja bisher nur Hinweisen nach, also meckern sie nicht direkt drauf los mit der Behauptung es wäre sinnlos, weil es nicht auf den Menschen übertragbar ist.
3. habe kurz durch meine Kleidung geschaut
mhwse 18.01.2013
es ist noch dunkel .. dennoch konnte ich schwaches Licht durchschimmnern sehen. Manchmal hilt ein einfaches Experiment. Es ging nicht um lichtdurchflutet, sonderen einige Photonen.
4.
reuanmuc 18.01.2013
Zitat von atechDenn der Mensch ist nunmal keine Maus.
Da sind Sie aber auf dem Holzweg. Der Mensch ist viel mehr Maus als es äußerlich den Anschein hat. Der große Irrtum, vor allem seitens der Schöpfungsgläubigen, ist eben, dass man nur die äußerlichen Unterschiede zur Kenntnis nimmt, nicht aber die inneren Gemeinsamkeiten. Immerhin sind die Genome von Mensch und Maus zu 95% identisch, was selbstverständlich nur eine Zahl zur Orientierung ist. Überhaupt hat alles Leben sehr viel mehr Gemeinsamkeiten als es scheint, weshalb es keinen Zweifel an Darwins Deszendenztheorie geben kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Lebewesen unabhängig voneinander entstanden wären, ist praktisch null. Es gibt komplexe Proteine, die in allen Tieren, einschließlich Bakterien, vorhanden sind. Diese Studie beweist einmal mehr, dass Leben kein Automatismus ist, sondern stark von der Umwelt abhängig ist. Das nature/nurture-Verhältnis verschiebt sich immer mehr zur Seite von nurture, d.h. das Genom hat nicht diese Bedeutung, die ihm immer wieder zugeschrieben wird. Zwischen Gen und Phän schiebt sich vielfach die Umwelt mit Einflüssen in der gesamten Entwicklungsphase. In der Evolutionsbiologie gewinnt diese Erkenntnis zunehmend an Bedeutung.
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Erreger, die in der Schwangerschaft gefährlich sein können
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Röteln
Während die Rötelnerkrankung bei Kindern und Erwachsenen meist ohne Komplikationen abläuft, ist eine Infektion mit Rötelnviren in der Schwangerschaft sehr gefährlich: Breiten sich die Viren im Ungeborenen aus, kann das schwere körperliche Missbildungen zur Folge haben oder zu einer Fehlgeburt führen - je nachdem in welchem Stadium sich die Schwangere angesteckt hat. Übertragen werden die Rötelnviren durch eine Tröpfcheninfektion (Husten, Niesen). Schutz: Impfung im Kindesalter. Inzwischen sind mehr als 90 Prozent der deutschen Bevölkerung geimpft. Behandlung: Röteln in der Schwangerschaft lassen sich nur symptomatisch behandeln. Das heißt, es steht keine spezifische Therapie gegen das Virus zur Verfügung. So kann auch eine Röteln-Infektion des Ungeborenen (Rötelnembryopathie) nicht therapiert werden. Bei Verdacht (wenn etwa eine ungeimpfte Schwangere Kontakt mit einer infizierten Person hatte) spritzt der Arzt Röteln-Antikörper, sogenannte Immunglobuline.
Zytomegalievirus
Zytomegalieviren (CMV) sind für gewöhnlich ungefährlich. Meistens steckt man sich unbemerkt damit an. Problematisch wird eine CMV-Infektion für Schwangere, die vorher noch nicht damit infiziert waren. Sie können sich vor allem beim Kontakt mit Kleinkindern damit anstecken - die Viren sind in Urin, Tränen, Speichel, Blut, aber auch in Samen oder Vaginalflüssigkeit enthalten. Infiziert sich eine Frau während der Schwangerschaft, liegt das Risiko bei 30 bis 40 Prozent, dass sie das Virus auf das Ungeborene überträgt. Das kann beim Kind gravierende Organschäden mit dauerhaften Folgeschäden hervorrufen.Schutz: Eine Impfung gibt es bisher nicht. Schwangere können sich auf eigene Kosten auf CMV testen lassen. Wenn sie CMV-negativ sind, empfiehlt es sich, engen Kontakt mit Kleinkindern zu vermeiden. Behandlung: Treten Komplikationen beim Ungeborenen auf, und besteht der Verdacht einer CMV-Erstinfektion während der Schwangerschaft, kann man in einem sogenannten Heilversuch eine Behandlung mit CMV-Antikörpern durchführen. Allerdings ist das Präparat noch nicht zugelassen. Doch schon jetzt zeigt diese passive Immunisierung deutliche Erfolge.
Parvovirus B19 (Ringelröteln)
Parvoviren werden meistens per Tröpfcheninfektion übertragen. In den Industrieländern stecken sich etwa 60 bis 70 Prozent der Bevölkerung im Laufe ihres Lebens mit Ringelröteln an. Frauen, die sich während der Schwangerschaft erstmals mit Parvoviren infizieren, können die Infektion auf das Ungeborene übertragen. Weil eine Folge der Infektion die verminderte Bildung von roten Blutkörperchen und damit Blutarmut ist, kann das für den Fötus lebensbedrohlich sein. Deshalb benötigt der Fötus mehrfach Bluttransfusionen, ansonsten kann das Ungeborene sterben. Schutz: Eine Impfung gibt es bisher nicht. Auch die Wirksamkeit von Antikörpern ist noch nicht nachgewiesen. Hygienische Maßnahmen vor allem während der Schwangerschaft sind deshalb wichtig. Behandlung: keine. Lediglich schmerzlindernde und fiebersenkende Medikamente können verabreicht werden.
HIV
Ärzte raten Schwangeren zu einer Untersuchung auf HIV. Denn das Risiko, dass sich das Kind während der Schwangerschaft oder bei der Geburt ebenfalls infiziert, ist hoch: Ohne Behandlung wird es auf 15 bis 30 Prozent geschätzt. Auch beim Stillen kann eine HIV-infizierte Mutter das Virus übertragen. Schutz: Safer Sex. Behandlung: Bestimmte Medikamente, sogenannte antiretrovirale Mittel, verringern das Risiko einer Übertragung auf das Kind. Ebenso eine Geburt per Kaiserschnitt sowie das Abstillen.
Varizella-Zoster-Virus (Windpocken)
Der Erreger der Windpocken ist das Varizella-Zoster-Virus (VZV), das zur Familie der Herpesviren gehört. Das Virus wird durch Tröpfcheninfektion (etwa Husten und Niesen) übertragen. Außerdem kann man sich anstecken, wenn man mit virushaltigem Bläscheninhalt der Pocken in Kontakt kommt. Bei Schwangeren kann eine Windpocken-Erkrankung das ungeborene Kind schädigen. Hatte man als Kind Windpocken, ist man ein Leben lang immun dagegen, es sei denn, die Ersterkrankung verlief schwach oder fand in sehr jungen Jahren statt. Bei über 95 Prozent der Erwachsenen kann man jedoch Antikörper gegen das Virus nachweisen. Schutz: Kontakt mit erkrankten Personen meiden. Behandlung: keine. Lediglich schmerz- und juckreizstillende sowie fiebersenkende Medikamente können verabreicht werden.
Humanes Papillomvirus (HPV)
siehe Kasten unten.
Mumps-und-Masern-Viren
Eine Masern- oder Mumps-Erkrankung in der Schwangerschaft zieht zwar keine so schwerwiegenden Folgen wie eine Rötelninfektion nach sich, doch die Rate an Fehl- und Totgeburten und die Sterblichkeit im Säuglingsalter ist erhöht. Schutz: Seit 2006 ist in Deutschland ein Kombinationsimpfstoff gegen Masern, Mumps, Röteln und Varizellen (Windpocken) zugelassen (MMRV-Impfstoff), der meist Säuglingen vom elften bis zum 14. Lebensmonat verabreicht wird.
Toxoplasma gondii (Toxoplasmose)
Der Parasit Toxoplasma gondii ist der Verursacher von Toxoplasmose. Es wird auf vielfältigen Wegen übertragen. Besonders groß ist die Ansteckungsgefahr durch den Verzehr von rohem oder nicht ausreichend gegartem Fleisch. Infiziert sich eine Frau während der Schwangerschaft zum ersten Mal, kann es beim Ungeborenen zu Schädigungen des Zentralen Nervensystems oder der Organe kommen. Zudem steigt das Risiko einer Fehl- oder Totgeburt an. Schutz: Verhindern kann man eine Ansteckung nicht, Schwangere können das Risiko verringern, indem sie rohes oder ungegartes Fleisch und ungenügend gewaschenes Gemüse und Obst sowie den Kontakt mit Katzenkot vermeiden. Behandlung: In den meisten Fällen ist eine Behandlung nicht notwendig - der Körper wird in der Regel allein mit dem Erreger fertig. Allerdings müssen infizierte Schwangere zum Schutz ihrer Neugeborenen mit einer Kombination aus Pyrimethamin mit Folsäure und sowie dem Antibiotikum Sulfonamid behandelt werden.
Listerien (Listeriose)
Für Schwangere und ihr ungeborenes Kind ist eine Listeriose besonders gefährlich: Neben grippeähnlichen Beschwerden können Schwangere auch eine Blasenentzündung und vorzeitige Wehen entwickeln. Hat sich das Kind im Mutterleib infiziert, kann es zu einer Fehl-, Früh- oder Totgeburt kommen. Überlebt das Neugeborene, ist es den Listerien ohne ein funktionsfähiges Immunsystem schutzlos ausgesetzt. Benommenheit, Atemnot, Erbrechen, Krämpfe und zahlreiche Geschwüre auf Haut- und Schleimhaut können die Folge sein. In mehr als 50 Prozent der Fälle versterben die Neugeborenen meist noch innerhalb der ersten Stunden nach der Geburt. Ansonsten können geistige Entwicklungsstörungen auftreten. Schutz: Listerien kommen quasi überall vor, auf Pflanzen sowie im Erdboden. Der Mensch nimmt die Bakterien vor allem durch den Verzehr verunreinigter pflanzlicher und tierischer Lebensmittel auf. Zu ihnen zählen ungewaschene Salate, Rohmilchprodukte und Rohwurstprodukte wie Mett-, Teewurst und Salami. Auch Milchprodukte wie Käse, insbesondere die Käserinde, können Listerien enthalten. Schwangere sollten deshalb solche Nahrungsmittel vermeiden. Behandlung: Antibiotika.
Chlamydien
Infektionen mit Chlamydia trachomatis gehören weltweit zu den häufigsten durch sexuellen Kontakt übertragenen Krankheiten. Eine unentdeckte Infektion kann bei Frauen die Ursache für Eileiter- oder Bauchhöhlenschwangerschaften oder Unfruchtbarkeit sein. Tritt die Infektion in der Schwangerschaft auf, besteht die Gefahr einer Frühgeburt, wobei die Erreger während der Geburt auf das Kind übertragen werden können. Relativ schnell danach treten Symptome wie eine chronische Bindehautentzündung auf. Etwa ein Fünftel aller infizierten Neugeborenen bekommt eine atypische Lungenentzündung. Schutz: Safer Sex. Behandlung: Antibiotika.
Treponema pallidum (Syphilis/Lues)
Unbehandelt durchläuft die Syphilis im Allgemeinen drei unterschiedliche Krankheitsstadien, die zu schweren Schäden vor allem an Herz, Gehirn, Augen und Knochen führen können. Infizierte Schwangere geben die Infektion meist an ihre ungeborenen Kinder weiter, die dadurch oftmals schwer geschädigt werden. In vielen Fällen führt die Infektion zu Fehlgeburten. Schutz: Kondome minimieren das Ansteckungsrisiko, die Bakterien können aber auch durch Küssen weitergegeben werden. Behandlung: Antibiotika.
Gonokokken (Gonorrhö/Tripper)
Eine Gonorrhö kann in der Schwangerschaft zu einem frühzeitigen Blasensprung und so zu einer Fehlgeburt führen. Wird das Ungeborene infiziert, kann dies zu einer lebensbedrohlichen Blutvergiftung führen. Deshalb werden Schwangere routinemäßig bei der ersten Vorsorgeuntersuchung auf Gonokokken untersucht. Steckt eine infizierte Schwangere ihr Kind während der Geburt an, sind vor allem die Augen des Neugeborenen gefährdet: Unbehandelt kann es innerhalb weniger Tage erblinden. Schutz: Safer Sex. Behandlung: Antibiotika.