Die Haut kann nicht nur fühlen, sondern in gewisser Hinsicht auch sehen, haben US-Forscher entdeckt: Um UV-Licht aufzuspüren, nutzt sie das gleiche System, das auch die Augen fürs Sehen in der Dunkelheit verwenden. Damit kann sie bereits innerhalb von Sekunden feststellen, ob die empfindlichen Hautzellen der energiereichen UV-Strahlung ausgesetzt sind oder nicht. Bei Bedarf kann sie dann sofort entsprechende Schutzmaßnahmen einleiten ? wie etwa die Produktion des dunklen Farbstoffs Melanin. Bisher war lediglich bekannt gewesen, dass dieses Pigment als Reaktion auf Schäden an der Erbsubstanz DNA gebildet wird, ein Vorgang, der jedoch mindestens zwölf Stunden dauert. Der neu entdeckte Mechanismus greife dagegen unerwartet schnell, berichtet das Team um Elena Oancea von der Brown University in Providence.
Die klassische Bräunungsreaktion geht auf den kurzwelligeren und damit energiereicheren Anteil der UV-Strahlung im Sonnenlicht ? das sogenannte UVB-Licht ? zurück, das in der Nähe der Erdoberfläche etwa fünf Prozent des UV-Lichtes ausmacht. Es dringt in die Zellen ein und schädigt die DNA. Das löst eine Folge von Reaktionen aus, an deren Ende die Produktion von Melanin hochgefahren wird. Die Konsequenz: Die Haut wird wenige Tage nach der Sonnenbestrahlung braun. Dass das jedoch nicht die einzige Möglichkeit ist, die Melaninbildung anzukurbeln, hatten bereits frühere Studien nahegelegt. So beobachteten Forscher beispielsweise eine Dunkelfärbung der Haut bereits wenige Minuten nach einer Bestrahlung mit langwelligem UV-Licht, auch UVA genannt, oder sogar mit sichtbarem Licht. Wie diese schnelle Reaktion jedoch zustande kommt, ließ sich nicht klären.
Der Schlüssel dazu ist offenbar ein Protein namens Rhodopsin, legt nun die neue Studie von Oancea und ihren Kollegen nahe. Die Wissenschaftler hatten Hautzellen ? genauer gesagt Melanozyten ? im Labor mit UV-Licht in einer Dosis bestrahlt, wie sie bei einem Sonnenbad auf die Haut treffen würde. Etwa eine Stunde nach dieser Behandlung begannen die Zellen, Melanin zu produzieren ? vorausgesetzt, ihnen stand Retinal, eine Form von Vitamin A, zur Verfügung. Das deutete für die Forscher bereits auf eine Beteiligung eines sogenannten Opsins hin, eines Proteins aus der Gruppe von Eiweißen, zu denen auch die Sehpigmente im Auge gehören und die ebenfalls nur in der Kombination mit Retinal und ähnlichen Substanzen arbeiten.
Weitere Tests bestätigten diese Einschätzung: Bei dem hauteigenen UV-Sensor handelt es sich um Rhodopsin, genau jenes Protein also, das auch in den Stäbchen des Auges vorkommt und das für das Schwarzweißsehen bei Dämmerung und in der Dunkelheit verantwortlich ist. Es dient der Haut als eine Art Auge, mit dem sie UV-Licht in Sekundenschnelle detektieren kann: Sobald die Strahlung das Opsin aktiviert, sorgt dieses seinerseits dafür, dass innerhalb der Zelle der Kalziumspiegel steigt. Das wiederum setzt eine Signalkette in Gang, an deren Ende ähnlich wie bei der UVB-Bestrahlung die Melaninproduktion angeworfen wird, wenn auch nicht im gleichen Ausmaß wie nach einer DNA-Schädigung. Es handelt sich dabei nach Ansicht der Forscher offenbar um eine Art Notfallmaßnahme, die der Haut einen ersten, allerdings unzureichenden Schutz vor der energiereichen Strahlung bieten soll. Sie hoffen nun, dass die neuen Erkenntnisse dabei helfen, bessere Sonnenschutzmittel zu entwickeln, die diese erste Phase mit berücksichtigen.
Nadine Wicks (Brown University, Providence) et al.: Current Biology, Online-Vorabveröffentlichung, doi: 10.1016/j.cub.2011.09.047 © wissenschaft.de – Ilka Lehnen-Beyel
