400 år gammelt mysterie løst af danske forskere: »Det burde slet ikke kunne lade sig gøre«

I et nyt studie har danske forskere løst et biologisk mysterium, som i århundreder har fået forskere til at klø sig i nakken:

Hvordan kan fugles nethinder overleve uden blodkar?

»Så godt som alt væv, vi finder i dyreriget, er gennemvævet af blodkar, som tilfører det ilt,« forklarer Christian Damsgaard, der er lektor på Aarhus Universitet og førsteforfatter på studiet, som onsdag udkommer i det prestigefyldte tidsskrift Nature.

»Ilten er kritisk for at producere den energi, der er nødvendigt for at holde vævet i live. Det gælder også - og faktisk i særlig høj grad - vævet i nethinden, der er en meget kompliceret del af nervesystemet, og som har brug for ekstra meget energi for at holde sig i gang.«

Faktisk sluger nethinden mere energi end de fleste andre væv, tilføjer han.

Derfor vakte det også stor undren, da forskere allerede helt tilbage i 1600-tallet opdagede, at fugles nethinder slet ikke indeholder blodkar.

»For hvordan i alverden kan det holde sig i live? Ifølge alt, hvad vi ved om fysiologi, burde det ganske enkelt ikke kunne fungere!« siger Christian Damsgaard til Videnskab.dk.

Siden da har fuglenes nethinder derfor været et mysterium. Det vil sige - indtil nu!

I det nye studie fra Aarhus Universitet fremlægger forskerne nemlig et svar.

Det korte svar er, at 'pecten', en lille kam-formet struktur, der er at finde inde i så godt som alle fugles øjne, sender store mængder sukker ind i nethinden. Så store mængder, at vævet kan klare sig uden ilt.

Det lange svar er selvsagt længere:

Forklaringen holder ikke

Da forskerne i 1600-tallet opdagede de manglende blodkar i fugles nethinder, kom de med en teori, der har domineret lige siden: Den lød, at pecten leverer ilt til nethinden - ganske enkelt fordi den er fyldt med blodkar, fortæller Christian Damsgaard.

Men den forklaring holder altså ikke, har de danske forskere nu fundet ud af.

I studiet målte de nemlig iltniveauet direkte i nethinden hos zebrafinker. I samarbejde med en ekspert i dyrebedøvelse lavede de et mikroskopisk hul i øjet og førte en ekstremt tynd glas-elektrode ind, der gjorde det muligt at måle selv de mindste mængder ilt.

Til forskernes store overraskelse viste måling entydigt, at den gamle teori ikke stemmer: Der var ganske enkelt ingen ilt at finde i nethinden.

»Det var første gang, vi for alvor følte, at vi stod med noget stort,« siger Christian Damsgaard.

»Målingerne viste meget klart, at ilten ikke kommer fra pecten. Dermed kunne vi reelt pille en forklaring fra hinanden, som forskere har holdt fast i i flere hundrede år.«

Skal bruge femten gange så meget sukker

Opdagelsen rejste dog straks et nyt spørgsmål: Hvordan kan et så energikrævende væv som nethinden fungere helt uden ilt?

For at finde svaret tog forskerne et kig helt ned på cellernes molekylære maskinrum. Det gjorde de med en avanceret metode med det noget tunge navn: spatial transkriptomik.

»Kort fortalt tager man øjet ud, laver papirtynde snit af vævet og hiver mRNA-molekuler ud af de enkelte celler i vævet,« forklarer Christian Damsgaard.

»På den måde kan man se, hvilke gener der er aktive forskellige steder i nethinden og dermed se, hvilke proteiner cellerne producerer.«

Analyserne viste, at gener knyttet til glykolyse - det vil sige nedbrydningen af sukker uden ilt - var markant mere aktive, end man ser i noget andet kendt nervevæv.

Med andre ord producerer cellerne i nethinden energi ved at forbrænde sukker uden ilt.

»Det er normalt, at væv bruger sukker til at lave energi, men som regel laver nerveceller energi ved hjælp af ilt, fordi det giver et langt større energiudbytte,« forklarer Christian Damsgaard til Videnskab.dk.

»Uden ilt skal der bruges omkring femten gange så meget sukker for at få den samme mængde energi.«

Alligevel er det netop glukolyse, der holder den iltfrie nethinde i gang, viser studiet.

Tilfredsstillende at bygge ny forklaring op

Det sidste afgørende spørgsmål var derfor: Hvordan får nethinden overhovedet adgang til så store mængder sukker, når der ikke er blodkar? I andre væv er det nemlig netop blodkarrene, der leverer sukkeret til cellerne såvel som ilten.

For at finde forklaringen vendte forskerne igen blikket mod pecten.

»Vi gik tilbage til de genetiske data og ledte efter sukkertransportører,« fortæller Christian Damsgaard.

»Og her lyste pecten meget tydeligt op. Den er fyldt med transportproteiner, der kan flytte glukose fra blodet ind i øjeæblet.«

Det er helt ny viden, understreger han.

»Tidligere var forholdet mellem pecten og nethinden ren spekulation. Nu har vi konkrete data,« fortæller den aarhusianske biolog og fortsætter:

»Det var ekstremt tilfredsstillende først at pille den gamle forklaring fra hinanden og derefter kunne bygge en ny, som hænger sammen hele vejen.«

Går fra at tro til at vide

»Det er virkelig cool,« lyder vurderingen af studiet fra Mads Frost Bertelsen, der er adjungeret professor i zoologisk medicin på Københavns Universitet og zoologisk direktør i København Zoo, efter at have læst studiet for Videnskab.dk:

»Det er et af de øjeblikke, hvor vi går fra at tro til faktisk at vide,« siger han.

»Forskerne har taget fat i noget, man længe har troet, man kendte svaret på, undersøgt det ekstremt grundigt og fundet frem til, at forklaringen faktisk er en helt anden, end vi har antaget i århundreder.«

Han fortæller, at studiet næppe ændrer noget i vores kliniske behandling af fugleøjet, men at det udfylder et hul i vores viden om dyr og deres kroppe:

»Det er en lille puslespilsbrik i vores grundlæggende forståelse, men den bidrager til det samlede billede af, hvordan dyrs fysiologi fungerer, og det er vigtigt i sig selv,« siger han og tilføjer, at han fremover kan bruge studiet i sin undervisning:

»En gang om ugen underviser jeg unge forskere i patologi, og hver gang, vi får et fugleøje under mikroskopet, kommer pecten op. Det er bare sjovere at kunne forklare, hvad den faktisk gør, frem for at sige, at det er noget, vi gætter på,« siger han.

Væv uden ilt åbner perspektiver

Ifølge Christian Damsgaard åbner deres studie for nye perspektiver.

»På den lange bane giver det os en model for, hvordan naturen har løst et helt grundlæggende problem: Hvad gør man, når et væv ikke får nok ilt? Det er relevant for en række sygdomme hos mennesker, hvor iltmangel spiller en central rolle,« siger han.

Det kan for eksempel være åreforkalkning, hjerneblødning eller stroke.

»Men det ligger langt ude i fremtiden,« understreger Christian Damsgaard.

»Medicinsk forskning tager mange år med forsøg og validering. Det vigtige her er, at vi har åbnet en vej, som vi ikke kendte i forvejen.«

Inden for fugleøjet fortsætter forskningen allerede.

»Vi vil endnu længere ned i detaljen med, hvordan sukkertransporten helt konkret foregår fra pecten til nervecellerne i nethinden. Og så vil vi undersøge, hvordan affaldsstoffer, især mælkesyre, bliver fjernet. Det er nemlig en opgave, blodkar normalt tager sig af,« afslutter Christian Damsgaard.