In einer bahnbrechenden Studie hat ein internationales Forscherteam, an dem auch Wissenschaftler der Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg beteiligt sind, wichtige neue Erkenntnisse über die Netzhaut von Vögeln gewonnen. Die Ergebnisse, die kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, zeigen, dass die inneren Schichten der Vogelnetzhaut ihre Energie durch anaerobe Stoffwechselprozesse erhalten. Das bedeutet, dass sie auch ohne Sauerstoff funktionstüchtig bleiben können. Diese Entdeckung stellt nicht nur eine bedeutende Wende in der biologischen Forschung dar, sondern widerlegt auch eine seit dem 17. Jahrhundert gängige Theorie über die Funktion einer besonderen Struktur im Vogelauge, bekannt als Augenfächer (Pecten oculi).
Die Netzhaut ist ein hochspezialisiertes Gewebe, das eine große Menge an Energie benötigt, um die Sehprozesse zu unterstützen. Normalerweise wird Nervengewebe durch ein Netzwerk von kleinen Blutgefäßen mit Sauerstoff versorgt. Bei Vögeln ist dies jedoch nicht der Fall, was die Frage aufwirft, wie die Netzhaut ohne diese Blutversorgung funktionsfähig bleibt. Der Untersuchungsleiter, Prof. Dr. Christian Damsgaard von der Universität Aarhus, erklärt, dass das Fehlen von Blutgefäßen wahrscheinlich die Sehschärfe erhöht, da diese das Licht auf ihrem Weg zu den Rezeptoren streuen würden.
Die Forscher begannen ihre Untersuchungen mit der Hypothese, dass der Augenfächer, eine stark durchblutete Struktur im Glaskörper des Vogelauges, Sauerstoff in die Netzhaut transportiert. Trotz jahrhundertelanger Spekulationen über seine genaue Funktion, hielten sich die Beweise für diese Theorie in Grenzen. Bisher war es niemandem gelungen, den Sauerstoffgehalt in der Vogelnetzhaut unter normalen Bedingungen zu messen, was die Rätsellösung zusätzlich erschwerte.
Im Jahr 2020 gelang es dem Team, in Zusammenarbeit mit Anästhesieexperten der Universität Aarhus, diese Messungen durchzuführen. Die Resultate waren überraschend: Der Augenfächer lieferte keinen Sauerstoff an die Netzhaut, sondern diese befand sich in einem Zustand des konstanten Sauerstoffmangels. Dies führte zu der grundlegenden Frage, wie die Netzhaut dennoch genügend Energie produzieren kann.
Die Forscher kombinierten verschiedene Methoden aus der Physiologie und Genetik, um die Antwort auf dieses Rätsel zu finden. Sie nutzten eine Technik, die es ermöglicht, die Aktivität von Tausenden von Genen im Gewebe der Netzhaut kartieren. Dabei fanden sie heraus, dass Gene, die für die anaerobe Glykolyse verantwortlich sind – den Prozess, bei dem Zucker ohne Sauerstoff abgebaut wird –, in den inneren Schichten der Netzhaut besonders aktiv waren. Diese Erkenntnis stellte die Wissenschaftler vor ein weiteres Dilemma: Anaerobe Glykolyse produziert bei Weitem nicht genug Energie für ein so energiehungriges Gewebe wie die Netzhaut.
Zusätzliche bildgebende Studien offenbarten schließlich, dass die Vogelnetzhaut weit mehr Glukose absorbiert als der Rest des Gehirns. Dies führte die Forscher erneut zum Augenfächer, wo sie entdeckten, dass diese Struktur hauptsächlich Gene aktivierte, die für den Transport von Glukose und Laktat verantwortlich sind. Statt Sauerstoff zu liefern, fungiert der Augenfächer als ein metabolisches Transportsystem: Er bringt Glukose in die Netzhaut und entfernt Laktat, ein Nebenprodukt des anaeroben Stoffwechsels.
Die Wissenschaftler aus Oldenburg identifizierten zudem spezielle Stützzellen in der Netzhaut, die sogenannten Müller-Zellen, die eine Schlüsselrolle bei der Verteilung der Glukose und dem Abtransport des Laktats spielen. In diesen Zellen fanden die Forscher die notwendigen Enzyme, die für den Transport dieser Substanzen erforderlich sind. Sie entwickelten ein Modell, wie Glukose und Laktat zwischen dem Augenfächer, dem Glaskörper und den Müller-Zellen hin und her fließen, um die effiziente anaerobe Glykolyse in den Nervenzellen der Netzhaut zu ermöglichen.
Diese neue Sichtweise auf die Funktion des Augenfächers könnte auch weitreichende Implikationen für die Medizin haben. Die Forscher glauben, dass die Mechanismen, die Vögel nutzen, um mit Sauerstoffmangel umzugehen, wertvolle Einblicke in die Behandlung von Krankheiten wie Schlaganfällen liefern könnten, bei denen menschliches Gewebe aufgrund einer reduzierten Sauerstoffzufuhr geschädigt wird. Die Hoffnung besteht, dass diese Erkenntnisse dazu beitragen können, innovative
