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Ötzis »dunkle« Geheimnisse

Kategorie: Forschung
15.06.2013 -   Uni Kiel / AB

Gehirn außergewöhnlich gut erhalten

Aus einer stecknadelkopfgroßen Gehirnprobe der weltberühmten Gletscherleiche konnte ein Forscherteam Proteine extrahieren und untersuchen. Die Ergebnisse untermauern die Vermutung, dass Ötzi unmittelbar vor seinem Tod eine Gehirnverletzung erlitt.

Der Querschnitt durch Ötzis Schädel zeigt das gut erhaltene Gehirn. Markiert sind die Stellen der Probenentnahme. (Quelle: Krankenhaus Bozen/Abteilung für Radiodiagnostik)

Der Querschnitt durch Ötzis Schädel zeigt das gut erhaltene Gehirn. Markiert sind die Stellen der Probenentnahme. (Quelle: Krankenhaus Bozen/Abteilung für Radiodiagnostik)

Mikroskopische Aufnahmen neuronaler Strukturen aus der Ötzi-Gehirnprobe (Quelle: Marek Janko, TU Darmstadt)

Mikroskopische Aufnahmen neuronaler Strukturen aus der Ötzi-Gehirnprobe (Quelle: Marek Janko, TU Darmstadt)

Mikroskopische Aufnahmen roter Blutkörperchen aus der Ötzi-Gehirnprobe (Quelle: Marek Janko, TU Darmstadt)

Mikroskopische Aufnahmen roter Blutkörperchen aus der Ötzi-Gehirnprobe (Quelle: Marek Janko, TU Darmstadt)

Dreidimensionale Darstellung der roten Blutkörperchen aus der Ötzi-Gehirnprobe (Quelle: Marek Janko, TU Darmstadt)

Dreidimensionale Darstellung der roten Blutkörperchen aus der Ötzi-Gehirnprobe (Quelle: Marek Janko, TU Darmstadt)

Nach der Entschlüsselung von Ötzis Genom, seines Erbgutes, gelang nun einem Forscherteam der Europäischen Akademie in Bozen (EURAC), der Universität des Saarlandes, der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und anderen Partnern ein weiterer Meilenstein in der Mumienforschung: Aus einer stecknadelkopfgroßen Gehirnprobe der weltberühmten Gletscherleiche konnte das Team Proteine extrahieren und untersuchen und so weitere Hinweise auf eine angebliche Gehirnverletzung Ötzis erhalten.

Zwei dunkel verfärbte Stellen im hinteren Teil des Großhirnes des »Eismannes« wurden im Jahr 2007 während der Diskussion um seinen Schädelbruch erstmals erwähnt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuteten nach einer Computertomografie von Ötzis Gehirn, dass ein Angreifer ihm einen Schlag auf die Stirn versetzt habe und dass durch den Schlag das Gehirn an den Hinterkopf geprallt sei und dies zu den dunklen Stellen als Folge von Blutergüssen geführt habe. Dieser Vermutung wurde bis heute nicht weiter nachgegangen.

2010 wurden der Gletschermumie zwei stecknadelkopfgroße Gehirnproben über zwei bereits vorhandene kleine Zugangslöcher mit Hilfe einer computergesteuerten Endoskopie, also zielgerichtet und wenig invasiv, entnommen. Der Mikrobiologe Frank Maixner (EURAC-Institut für Mumien und den Iceman) und seine Forscherkollegen Andreas Keller (Institut für Humangenetik der Universität des Saarlandes) und Andreas Tholey (Institut für Experimentelle Medizin der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel) führten parallel unterschiedliche Untersuchungen an dem winzigen Zellklumpen durch. Die Arbeitsgruppe von Andreas Tholey brachte neueste Technologien im Bereich der Erforschung von komplexen Proteingemischen, so genannten Proteomen, mit ein. Die verschiedenen Analysen wurden von Frank Maixner und Andreas Keller koordiniert.

Vor allem die Erforschung der Proteine lieferte unerwartet viele Informationen. Die Forscher wiesen eine große Menge an Gehirnproteinen nach und fanden zudem Blutkörperchen-Proteine. Gleichzeitig bestätigten auch die mikroskopischen Untersuchungen, dass äußerst gut erhaltene neuronale Zellstrukturen und verklumpte Blutzellen vorhanden waren. Dies bewies den Forschern zum einen, dass es sich bei dem entnommenen Probenmaterial tatsächlich um Gehirngewebe handelte – sogar mit klar erkennbaren Ötzi-spezifischen Mustern – und nicht um Ablagerungen, die sich über die Jahrtausende gebildet hatten. Und es zeugte davon, dass sich das Gehirn des Ötzi außergewöhnlich gut erhalten hatte. Weiter lieferten die in der Probe gefundenen Blutklumpen Hinweise dafür, dass es sich im ansonsten nahezu blutleeren Leichnam bei den dunklen Stellen um Blutergüsse handeln könnte, die sich Ötzi unmittelbar vor seinem Tod zugezogen hatte. Ob durch einen Schlag auf die Stirn oder einen Sturz infolge der Pfeilverletzung, bleibt ungelöst.

Was für Laien wenig spektakulär klingen mag, ist für die Forscher ein wissenschaftlicher Meilenstein: »Mithilfe neuer Methoden zur Proteinanalyse haben wir zum ersten Mal eine solche Art der Proteinforschung an menschlichem mumifiziertem Weichgewebe durchgeführt und aus dieser kleinsten Probe einen gewaltigen Datensatz an Informationen herausholen können, die in Zukunft noch viele weitere Antworten liefern können«, unterstreicht das Forscherteam. Denn während viele DNA-Proben von Mumien aufgrund der Abbauprozesse unbrauchbar sind, finden sich im Gewebe oft noch Proteine, die gut analysiert werden und wertvolle Informationen liefern können, wie Andreas Tholey erklärt: »Proteine sind die eigentlichen Player in Geweben und Zellen, durch die die meisten Prozesse in Zellen angeregt werden. Die Kenntnis der vorhandenen Proteine ist somit ein Schlüssel zum Verständnis des funktionellen Potentials eines Gewebes. Im Unterschied zur DNA, die in allen Zellen des Körpers gleich ist, zeigen uns Proteine, was genau an ganz spezifischen Orten im Körper wirklich abläuft.« Die Proteinanalytik erweist sich an mumifiziertem Gewebe zusätzlich zur DNA-Forschung damit als besonders wertvoll, wie Maixner weiter erklärt: »Die Erforschung von Mumiengewebe birgt großes Frustpotential: Die Proben sind oft zerstört, verschmutzt und bringen auch nach mehreren Anläufen mit unterschiedlichen Untersuchungsmethoden keine Ergebnisse. Wenn man sich vorstellt, dass wir wirklich abgelaufene Prozesse im Gewebe eines Menschen nachweisen konnten, der vor mehr als 5.000 Jahren gelebt hat, kann man sich auch vorstellen, was es für uns Forscher bedeutet, dass wir nach unzähligen ergebnislosen Anläufen drangeblieben sind. Es hat sich gelohnt«, so Maixner.

Die Ergebnisse der gemeinsamen Studie sind vom renommierten Journal »Cellular and Molecular Life Sciences« am 6. Juni publiziert worden. Neben einer Magenprobe des äußerst gut erhaltenen Ötzi sollen nun mehr als ein Dutzend Gewebeproben von weniger gut erhaltenen Mumien aus der ganzen Welt mit der neuen Forschungsmethode auf Proteinebene untersucht werden und Erkenntnisse liefern, die bislang nicht möglich waren.

Publikation

Frank Maixner, Thorsten Overath, Dennis Linke, Marek Janko, Gea Guerriero, Bart H. J. van den Berg, Bjoern Stade, Petra Leidinger, Christina Backes, Marta Jaremek, Benny Kneissl, Benjamin Meder, Andre Franke, Eduard Egarter-Vigl, Eckart Meese, Andreas Schwarz, Andreas Tholey, Albert Zink, Andreas Keller (2013): Paleoproteomic study of the Iceman’s brain tissue. Cellular and Molecular Life Sciences.
DOI: 10.1007/s00018-013-1360-y