Der Dritte im Bunde

News: Der Dritte im Bunde

Zwei Lichtsinneszelltypen sitzen in unserem Auge: Zapfen und Stäbchen. So lautet zumindest bisher die Lehrbuchmeinung. Doch die Fachbücher müssen vielleicht umgeschrieben werden, denn jetzt entdeckten Wissenschaftler einen dritten Photorezeptor. Tief verborgen inmitten der Ganglienzellen der Netzhaut steuert er vermutlich unsere innere Uhr.

Andreas Jahn

Lichtempfindliche Ganglienzelle — © Brown University (Ausschnitt)

Das Auge ist nicht nur unser wichtigstes Sinnesorgan, es gilt auch als das am besten untersuchte. Seit über 150 Jahren kennen die Wissenschaftler seinen Aufbau, und über den Ablauf des Sehprozesses innerhalb der Photorezeptoren – den sechs Millionen farbempfindlichen Zapfen und den 125 Millionen lichtempfindlichen Stäbchen – unterrichtet jedes gute Biologiebuch. Hier ist also nicht viel Neues zu erwarten.

Manches bleibt jedoch rätselhaft. So gibt es Krankheiten, bei denen sowohl die Zapfen als auch die Stäbchen zerstört sind. Die betroffenen Patienten dürften demnach keinerlei Informationen über das Tageslicht erhalten. Dennoch läuft bei ihnen die innere Uhr, die über das Licht die Tagesaktivitäten steuert, ungestört.

Anfang des Jahres 2000 berichteten Wissenschaftler über die Entdeckung eines Sehpigmentes im menschlichen Auge, das bei der Justierung der inneren Uhr eine Rolle zu spielen scheint. Dieses Melanopsin genannte Pigment kannten die Forscher bereits von Fröschen und Fischen. Es sprach also einiges dafür, dass die Lichtverarbeitung der Zapfen und Stäbchen nicht das gesamte Repertoire des Auges widerspiegelt.

Wie andere Forscher, hatte auch David Berson von der Brown University den Verdacht, dass es noch einen dritten Photorezeptor gibt. Um diesen geheimnisvollen Rezeptor aufzuspüren, injizierte er zusammen mit seinen Kollegen einen Fluoreszenzfarbstoff in Rattenhirne – und zwar genau in den suprachiasmatischen Nucleus des Hypothalamus, der die innere Uhr steuert. Von dort wanderte er über den Sehnerv bis hin zur Netzhaut des Auges.

Dort verharrte der Farbstoff schließlich in den Ganglienzellen der Netzhaut. Die Wissenschaftler hatten damit eine direkte Verbindung des suprachiasmatischen Nucleus zu den Ganglienzellen nachgewiesen. Diese Zellen – die auf der äußersten, also der lichtzugewandten Schicht der Retina sitzen – verarbeiten normalerweise die Wahrnehmung der Zapfen und Stäbchen und leiten die empfangenen Signale an den Sehnerv weiter. Sie galten bisher jedoch nicht als lichtempfindlich.

Doch die Forscher isolierten die gefärbten Ganglienzellen und maßen ihre elektrische Aktivität. Dabei zeigte sich, dass die Zellen durchaus auf Licht reagieren – allerdings wesentlich langsamer als Zapfen und Stäbchen. Bei Dauerlicht stieg die Zahl der Aktionspotenziale langsam an und erreichte schließlich ein Plateau.

Berson und seine Kollegen vermuten hier das Pigment Melanopsin. Demnach scheinen zumindest einige Ganglienzellen als dritter Photorezeptortyp zu arbeiten, wobei sie nicht – wie die beiden anderen – auf schnelle Lichtwahrnehmung spezialisiert sind, sondern vielmehr auf langsame Veränderungen der Beleuchtungsverhältnisse ansprechen und damit die innere Uhr stellen.