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Sechster Sinn für die Partnererkennung

Internationalem Forscherteam gelingt Nachweis, dass Mäuse ihre Artgenossen über das Riechen spezifischer Immunmoleküle genetisch unterscheiden können

Über den Geruchssinn erhalten Tiere Informationen über Geschlecht, Sozialstatus und Individualität ihrer Artgenossen. Doch bisher war über die chemische Natur der dabei wirkenden Signalstoffe (Pheromone) wenig bekannt. Jetzt ist es einer Gruppe amerikanische, britischer und deutscher Wissenschaftler gemeinsam gelungen nachzuweisen, dass kurze Peptide, die eigentlich vom Immunsystem für die Beurteilung des Gesundheitszustands von Zellen genutzt werden, die Neuronen im Geruchsorgan ganz spezifisch erregen können. Die Experimente zeigen, dass das Immunsystem und das Nervensystem offenbar die gleichen Moleküle für unterschiedliche Aufgaben heranziehen. Die Befunde werden in der neuesten Ausgabe der Fachzeitschrift "Science" veröffentlicht (Science, 5. November 2004)

Abb.: Schnitt durch das Vomeronasalorgan, einer winzigen Struktur in der Nase der Maus. Die beiden Zonen mit sensorischen Nervenzellen sind rot und grün angefärbt. In der basalen (grünen) Schicht befinden sich die Zellkörper der durch Peptide erregbaren Neuronen.

Bild: University of Maryland School of Medicine (Trese Leinders-Zufall)

Ein spezielles Organ des Geruchsapparates, das so genannte Vomeronasalorgan (VNO), das sich bei Mäusen in der Nasenscheidenwand befindet, vermittelt Informationen über Geschlecht, Sozialstatus und Individualität von Artgenossen. Doch bislang ist die chemische Natur der dabei wirksamen chemischen Signale (Pheromone) weitgehend unbekannt. Ein internationales Forscherteam hat nun die Hypothese untersucht, wonach Liganden der so genannten MHC-Moleküle (Major Histocompatibility Complex) auch als sensorische Signale für die Neuronen des Vomeronasalorgan dienen.

MHC-Moleküle sind für die Abwehr von Infektionen von entscheidender Bedeutung. Denn sie erlauben es den Immunzellen, den Zustand der Körperzellen von außen zu beurteilen. Da die MHC-Moleküle bestimmte Abbauprodukte (Peptide) von körpereigenen oder fremden Proteinen an die Zelloberfläche transportieren, kann das Immunsystem mit Hilfe der MHC-Peptid-Komplexe gesunde von kranken oder defekten Zellen unterscheiden und letztere dann eliminieren. Die MHC-Moleküle unterscheiden sich zwischen Individuen sehr stark, was auf der ungeheuer großen Variabilität der beteiligten Gene beruht. Da die Peptid-Liganden nach dem Schlüssel-Schloß-Prinzip an MHC-Moleküle binden, spiegeln sie die Variabilität der MHC-Moleküle und damit die genetischen Besonderheiten eines Individuums wider.

Die Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass die Nervenzellen des Vomeronasalorgans durch unterschiedliche MHC-Liganden in einem jeweils charakteristischen Muster erregt werden. Damit können genetisch verschiedene Individuen über den Geruchssinn unterschieden werden. Das Erkennen von Individualität über die Peptid-Liganden von MHC-Molekülen ist für das Fortpflanzungsverhalten von Mäusen wichtig. So ist bekannt, dass Mäuseweibchen die chemische Zusammensetzung des Urins nutzen, um verschiedene Männchen voneinander zu unterscheiden. Die Wissenschaftler haben jetzt nachgewiesen, dass es die Struktur der MHC-Liganden ist, die entscheidende Informationen für diese Identifikation liefert.

Diese neuen experimentellen Befunde weisen auf eine bislang unbekannte Funktion der MHC-Liganden hin und zeigen, dass Immunsystem und Nervensystem offenbar die gleichen Moleküle für unterschiedliche Aufgaben heranziehen. Über die bisher unbekannte chemo-sensorische Funktion der MHC-Liganden ergibt sich jetzt eine direkte Verbindung zwischen der MHC-Variabilität und einem durch sie beeinflussten Sozialverhalten, indem der MHC-Genotyp in eine über den Geruchssinn wahrnehmbare "Duftnote" übersetzt wird.

"Vermutlich hat sich der evolutionär jüngste Teil des Immunsystems aus Strukturen entwickelt, die zuvor andere Aufgaben hatten," sagt Prof. Thomas Boehm, Direktor der Abteilung "Entwicklung des Immunsystems" am Max-Planck-Institut für Immunbiologie in Freiburg. "Deshalb überprüfen wir in verschiedenen Experimenten, ob Vorläufer des heutigen Immunsystems von Säugern dazu gedient haben könnten, Artgenossen genetisch zu unterscheiden. Unsere aktuellen Ergebnisse zeigen nun, dass diese Funktion auch heute noch mit dem hochspezifisch zur Krankheitsbekämpfung weiterentwickelten Immunsystem verbunden sein kann."

 

    

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