Mäuse messen Sauerstoffgehalt über die Haut

Mäuse können über ihre Haut den Sauerstoffgehalt der Luft messen und so automatisch die Produktion von roten Blutkörperchen, die für den Sauerstofftransport verantwortlich sind, regulieren. Bislang war dieser Mechanismus nur bei Fröschen und anderen Amphibien bekannt.

Die neuen Erkenntnisse des Forscherteams um Randall Johnson von der University of California in San Diego legen nahe, dass möglicherweise auch die menschliche Haut diese Fähigkeit besitzen könnte. Für Sportler und Patienten mit Blutarmut könnten sich dadurch ganz neue Behandlungsmethoden erschließen, so Johnson.

Eher zufällig stieß der Molekularbiologe Johnson bei einer Untersuchung zu Hautkrebs auf die besondere Eigenschaft der Mäusehaut. Diejenigen Tiere, denen ein bestimmtes Hautgen fehlte, hätten eine übermäßig hohe Zahl roter Blutkörperchen aufgewiesen. „Diese Beobachtung deutete darauf hin, dass die Haut dem Körper irgendwie signalisiert, die Produktion von Erythropoetin (EPO) hochzufahren“, erklärt Johnson. EPO wird in der Niere hergestellt und gilt als Wachstumsfaktor für die Bildung der roten Blutkörperchen.

Um diesen Mechanismus genauer zu untersuchen, schaltete Johnsons Team bei einigen Testmäusen das HIF-1a-Gen aus, das bei Sauerstoffmangel aktiv wird. Dann wurden die Mäuse einer Atmosphäre mit nur sehr geringem Sauerstoffanteil ausgesetzt. Bei den „normalen“ Mäusen stieg daraufhin die Produktion des Hormons EPO an, die Mäuse ohne HIF-1a-Gen zeigten diese Reaktion nicht. Eine vermehrte Aktivität dieses Gens führe also zu einer Steigerung der EPO-Produktion und damit zu einer höheren Anzahl roter Blutzellen.

Zudem führten die Forscher eine Behandlung der Mäusehaut mit Nitroglycerin durch. Dies führt zur Freisetzung von Stickstoffmonoxid durch die Zellen und hat so eine Gefäßerweiterung zur Folge, wodurch auch mehr Blut in die Haut fließt. Hier beobachteten die Forscher wiederum einen starken Anstieg des EPO-Spiegels und der Produktion roter Blutkörperchen. Die Forscher sehen dadurch ihre Annahme bestätigt, dass eine erhöhte Blutzufuhr in die Haut zu einer Steigerung der EPO-Herstellung führt. Noch wisse man aber nicht genau, wie die Haut den Sauerstoffgehalt messe. Die Wissenschaftler fanden aber heraus, dass die Haut der Mäuse die gleichen sauerstoffempfindlichen Ionenkanäle enthält wie die Lunge.

Da Menschen ebenso Träger des HIF-1a-Gens sind, vermutet Johnson, dass auch die menschliche Haut die Fähigkeit zur Sauerstoffmessung hat. Dies eröffne neue Möglichkeiten, die Produktion der roten Blutzellen anzuregen. Sportler könnten so legal und alternativ zu Höhentrainingslagern oder Sauerstoffzelten ihre Fitness erhöhen, indem sie ihre Haut niedrigen Sauerstoffniveaus aussetzen. Auch bei Patienten mit Blutarmut könne die Behandlung mit Nitrogylcerin-Pflastern die EPO-Produktion positiv beeinflussen. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift „Cell“ http://www.cell.com veröffentlicht worden.