Die kurzwellige ultraviolette Strahlung (UV) der Sonne ist sehr schädlich für den Menschen und viele Meeresorganismen, da empfindliche Organe wie die Haut oder die Augen stark beeinträchtigt werden können. Viele Erkrankungen des menschlichen Auges lassen sich auf eine zu hohe Exposition mit UV Strahlung zurückführen. Im marinen Milieu schützen sich viele Fischarten vor der UV Strahlung, indem sie mykosporinähnliche Aminosäuren (MAAs) aus ihrer Nahrung anreichern. MAAs sind marine Naturstoffe, die aufgrund ihrer molekularen Struktur hoch effizient schädliche UV-Strahlung absorbieren und in harmlose Wärme umwandeln können. Sie stellen damit die besten in der Natur vorkommenden UV-Schutzsubstanzen dar. Die Hauptbildner der MAAs sind Algen im Meer, die von kleinen Krebstieren, dem Zooplankton, gefressen werden. Das Zooplankton wiederum stellt die Hauptspeise vieler Fische dar. Durch Voruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass eine Weitergabe der MAAs über die Nahrungskette von den Algen über das Zooplankton zu den Fischen stattfindet. Im Fisch wiederum werden die MAAs nicht verdaut, sondern bevorzugt zu den Augen transportiert und dort angereichert. Die zugrundeliegenden biochemischen und molekularen Mechanismen sind bisher komplett unerforscht.
Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des Österreichischen Wissenschaftsfond (FWF) geförderten interdisziplinären FWF-DFG DACH Projektes UVision wurden sechs häufige Fisch-Arten der Ostsee vom Thünen-Institut für Ostseefischerei Rostock während einer Ausfahrt gefangen und für die Untersuchung zur Verfügung gestellt. Die Fisch-Augen wurden anschließend in der Augenklinik der Universitätsmedizin Rostock präpariert und mit modernsten Methoden hinsichtlich ihres anatomischen Aufbaus untersucht. Dabei stellte sich raus, dass ein Fischauge dem menschlichen Auge sehr ähnlich ist, wenn auch deutlich kleiner. Die präparierten Augen wurden im Anschluss unter einem Binokular mit Mikrowerkzeugen seziert um verschiedene Gewebe-Typen wie Hornhaut, Linse, Glaskörper und Netzhaut zu gewinnen. Jeder Gewebe-Typ wurde dann hinsichtlich der MAA Menge und Zusammensetzung mit hoch präzisen Messgeräten analysiert. Das pharmazeutische Institut der Universität Innsbruck ist weltführend in der Strukturaufklärung von MAAs, während das Institut für Medizinische Biochemie der Medizinischen Universität Innsbruck große Erfahrungen mit menschlichen Zellkulturen von Augen-Geweben aufweist, um daran die Schutzfunktion der MAAs zu testen.
Die meisten, jedoch nicht alle Fischaugengewebe enthielten MAAs, allerdings in unterschiedlichen quantitativen Mustern. Die höchsten MAA-Konzentrationen wurden immer in den äußeren Schichten der Fischaugen gefunden, die der Sonne zugewandt sind. Im Gegensatz dazu zeigte die empfindliche Netzhaut, die im Inneren des Auges liegt, sehr geringe bis keine MAAs. Damit ist klar, dass die MAAs gezielt in den äußeren Geweben der Fischaugen angereichert werden und quasi wie eine chemische Sonnenbrille die inneren Teile des Auges schützen.
Unter der Leitung von Professor Ulf Karsten wurde somit erstmalig gezeigt, dass MAAs aus der Algen-Nahrung letztendlich von Fischen aufgenommen und als Augen-Schutz genutzt werden.
„Unsere Ergebnisse geben wichtige Einblicke in die Struktur und Funktion von natürlichen UV-Schutzsubstanzen“, betont Prof. Karsten. „Die interdisziplinäre Zusammenarbeit in diesem Forschungskonsortium war exzellent, weil sich die verschiedenen Expertisen hervorragend ergänzt haben. Nun gilt es zu prüfen, ob die gewonnenen Erkenntnisse auch auf den Menschen übertragen werden können, zum Beispiel für den Einsatz von MAAs bei Augenerkrankungen.“
Zum Artikel: Scientific Reports 16, 26898; https://doi.org/10.1038/s41598-026-68431-8
Kontakt:
Prof. Dr. Ulf Karsten
Angewandte Ökologie und Phykologie
Universität Rostock
ulf.karstenuni-rostockde
Telefon: +49 381 498-6090