Neues und praktisches Wissen zum Skelettsystem
Die Aquakultur, also die Fischzucht, ist eine wichtige Industrie in der EU. Sie liefert etwa 20 % des Angebots an Fisch und Schalenweichtieren und stellt etwa 70 000 Arbeitsplätze. Doch Zuchtfische weisen oft ernsthafte skelettale Missbildungen auf, die sich auf das Tierwohl, die Leistung und die Produktqualität auswirken. Gleichzeitig sind Erkrankungen des menschlichen Skeletts besorgniserregend für alternde Bevölkerungen. Das wiederum erhöht den Bedarf an Forschung mit den Möglichkeiten, die kleine Fischmodelle bieten. Das EU-finanzierte Projekt BioMedaqu ist ein innovatives, durch die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstütztes Schulungsnetzwerk, das vor diesem Hintergrund neue Erkenntnisse erbringen soll, indem die Forschung der Skelettbiologie von Zuchtfischarten mit denen von Modellen der Biomedizin und von Menschen kombiniert wird. „Konkret hat ein vielfältiges Gemeinschaftsunternehmen das wissenschaftliche Ziel verfolgt, die Wechselwirkung zwischen physikalischen, genetischen und nährstoffbezogenen Faktoren und skelettalen Prozessen zu verstehen. Auch wurden die Folgen der Skelettgesundheit von Zuchtfisch auf Erzeugerbetriebe und die Verbraucherschaft untersucht“, erklärt Marc Muller, der Projektkoordinator.
Neue Generation Nachwuchsforschender
Das wichtigste Projektergebnis ist eine neue Generation an Forschenden im Bereich Skelettbiologie in Europa. „Fünfzehn Nachwuchsforschende sind ein umfassendes und bereichsübergreifendes Programm durchlaufen, wobei die Beteiligung an den jeweils anderen Forschungsvorhaben zu ganz verschiedenen Aspekten angeregt wurde“, betont Muller. Aus wissenschaftlicher Sicht hat das Projekt zahlreiche Erkenntnisse geliefert. „Über das Projekt wurden mehrere Versuche durchgeführt, um die optimale Zusammensetzung an Mikromineralien, Vitaminen, Antioxidantien und langkettigen mehrfach ungesättigten Fettsäuren zu bestimmen“, bestätigt Muller. Die Bedingungen im Zusammenhang mit der Skelettgesundheit sind aufgrund der Produktqualität und des Tierwohls ein wichtiger Faktor in der Aquakultur. „Es ist von größter Bedeutung, die Fischzucht nachhaltiger zu gestalten, indem Fischöle und Fischmehl im Futter sowie Überfütterung und andere Ernährungsfaktoren vermieden werden“, ergänzt Muller. Die Wirbelsäule ist bei vielen der häufigsten skelettalen Abweichungen betroffen. Die Auswirkungen des Phosphatgehalts im Futter auf die Wirbelkörperverschmelzung wurde an Lachs sowie an wilden Arten und Mutationen des Zebrafisches untersucht. „Eine Veränderung des Phosphatgehalts könnte zu mehr mineralisierter Knochenmasse führen. Im Projekt wurden transgene und mutierte Zebrafische gezüchtet und analysiert, um die Mechanismen der abweichenden Wirbelsäulenbildung zu erforschen“, berichtet Muller.
Osteoarthritis und frühzeitige Osteoporose
Auf der Grundlage von Informationen über menschliche Pathologien wurde die Rolle der Gene bei Osteoarthritis und frühzeitiger Osteoporose analysiert, indem mutierte Zellenlinien für diese Gene oder Zebrafischlinien erzeugt wurden, die einen Mangel an den entsprechenden homologen Genen aufweisen. So sollte deren Bedeutung für die Skelettentwicklung und Homöostase gefunden werden. „Darüber hinaus wurden über den Einsatz von Probiotika und Extrakte aus Meeresorganismen günstige Auswirkungen auf die Knochengesundheit in Zellen, Aquakultur und Modellfischen nachgewiesen. Es wurden außerdem mögliche Moleküle für die Behandlung skelettaler Erkrankungen bestimmt“, merkt Muller an. Die Forschenden fanden zudem heraus, dass physikalische Faktoren wie die Larvendichte, die Beckengröße und erzwungenes Schwimmen sich auf die Skelettbildung auswirken. Zu den nächsten Schritten sagt Muller: „Wir wollten unsere Bemühungen zur Integration der Forschung zu Aquakultur, Biomedizin und der medizinischen/klinischen Forschung fortführen. Wir haben neue Hinweise auf die Vorbeugung und Behandlung von Skeletterkrankungen gefunden, die weiter untersucht und validiert werden müssen. Wir werden nicht nur hinsichtlich experimenteller Methoden, sondern auch bei der Integration und Entwicklung bioinformatischer Werkzeuge Fortschritte machen.“
Schlüsselbegriffe
BioMedaqu, Aquakultur, Fischzucht, skelettale Abweichungen, Zuchtfisch, Skeletterkrankungen am Menschen, kleine Fischmodelle
