Biologie – Der brennende Kuss der Meduse

Quallen sind scön und können gefährlich sein

Israelische Forscher testen, wie man sich vor den Giftharpunen der Quallen schützt und wie man sie nützt – von John A. Kantara, DIE ZEIT vom 6.4.2005

Sommer, Sonne, Strand – die halbmondförmig geschwungene Bucht von Tel Aviv platzt an heißen Tagen aus allen Nähten. Bis zur alten Hafenstadt Jaffa drängen sich im Sommer an der »Copacabana des Mittelmeeres« die Leiber aneinander. Doch gerade in Ufernähe lauern knapp unter der Wasseroberfläche gemeine Geschöpfe. Steht der Wind ungünstig, werden die Strände des Heiligen Landes von einer glitschigen Plage heimgesucht.

Quallen und Seeanemonen haben einen ähnlichen Jagdmechanismus

Wer schon einmal Bekanntschaft mit giftigen Quallen gemacht hat, weiß, wie schmerzhaft eine solche Begegnung sein kann. Jedes Jahr erleiden schätzungsweise 150 Millionen Menschen Hautausschläge und Verbrennungen durch Quallenkontakte. Manchmal enden solche Berührungen für ahnungslose Schwimmer sogar tödlich. Das Nervengift der Portugiesischen Galeere zum Beispiel, ein in warmen Meeren verbreitetes Hohltier aus der Gattung der Staatsquallen, wirkt beinahe genauso stark wie das Gift der Kobra. Nun haben israelische Wissenschaftler ein Mittel gefunden, das bis zu zwei Stunden lang Schutz vor Quallenstichen verspricht.

Die Harpune durchdringt das Stratium Corneum

Das Jordan Valley College von Zemachie liegt unweit der Stelle, an der sich an manchen Tagen bis zu 1000 Menschen gleichzeitig im träge fließenden Jordan taufen lassen. In einem Flachbau auf dem Campus hat sich die junge Biotech-Firma NanoCyte eingemietet. Hier erforscht das Meeresbiologen-Ehepaar Tami und Amit Lotan die Jagd- und Verteidigungsmechanismen der Unterwasserwelt und besonders die der Quallen- und Seeanemonen. In ihrer 700 Millionen Jahre währenden Evolution haben diese Weichtiere Nesselkapseln entwickelt, aus denen sie winzige Giftpfeile direkt in die Haut abschießen können. Der »Schuss« der Meduse wird, wie bei der Seeanemone auch, durch die Berührung mit der Haut ausgelöst. Die Qualle »erkennt«, ob es sich bei der Berührung um einen weiteren Tentakel, um Beute oder einen Feind wie den Menschen handelt. Menschliche Haut gibt eine Substanz ab, auf die die Nesselzellenrezeptoren reagieren. Diese Information wird durch Botenstoffe an die Nesselkapsel weitergereicht.

Der Clownfish ist geschützt

Darauf geschieht in der Kapsel Erstaunliches: In Sekundenbruchteilen entsteht der enorme Druck von 150 bis 200 Atmosphären – der 200fache Luftdruck eines Autoreifens. Das aufgerollte Mikroprojektil in der Nesselkapsel wird mit dem 40000fachen der Erdbeschleunigung abgefeuert. Dieser »Kuss der Meduse« gehört zu den schnellsten Bewegungen, die je in der Natur beobachtet wurden. Wie ein Hochgeschwindigkeitsgeschoss durchdringt die Harpune das Stratium corneum, die widerstandsfähige Hornschicht der Haut, und das Quallengift gelangt in die Blutbahn.

Tami Lotan liebt Quallen und will mehr über sie lernen

»Natürlich kann man mit solchen Werten die Hornschicht unserer Haut leicht überwinden«, sagt Tami Lotan. Innerhalb der mehr als 50000 verschiedenen Spezies von Seeanemonen, Koral- len oder Quallen, die solche Pfeile verschießen, findet sich eine unglaubliche Variation dieser Nesselkapseln. Einige haben acht Millimeter lange Injektoren. »Damit kommen sie bis in den Muskel«, versichert die kleine, rundliche Mittvierzigerin. Diese aus Kollagen, einem Gerüstprotein, bestehenden Injektoren zersetzen sich schon nach ein paar Stunden und werden vom Körper abgebaut.

Allerdings gibt es auch Tiere, denen die giftigen Harpunen nichts anhaben können. Der aus dem Trickfilm Findet Nemo bekannte Anemonen- oder Clownfisch wohnt sogar mitten zwischen den tödlichen Tentakeln der Seeanemone. Das brachte Tami Lotan und ihren Mann Amit auf eine Idee: Sie untersuchten den Schleim auf der Haut des Clownfisches und fanden darin verschiedene Schutzsubstanzen. Daraus entwickelten die Forscher eine synthetische Lotion, die vor dem Angriff der Nesselzellen schützt. Eine Wasser abstoßende Komponente der Lotion soll verhindern, dass die Zellen überhaupt mit der Haut Kontakt aufnehmen. Weitere Substanzen blockieren die Sensoren der Zelle, stoppen die Signale in ihrem Inneren und verhindern so den Druckaufbau in der Kapsel. Obendrein wurde die Lotion noch mit einem Sonnenschutzfaktor versehen.

Nesselkapseln in Aktion

Kein Wunder, dass diese neue Kombination von Sonnenmilch und Quallenschutz auf reges Interesse in der Kosmetik- und Pharmaindustrie stößt. Auch der deutsche Kosmetikriese Beiersdorf (Nivea) beobachtet die Entwicklung genau, denn ein zusätzlicher Quallenschutz in der Sonnenmilch ließe sich sicher gut vermarkten. Seit etwas mehr als einem Jahr arbeitet die Hamburger Firma mit Amit Lotan zusammen. »Es gibt auf dem Gebiet des Quallenschutzes nicht viele Experten. Und Amit Lotan ist sicherlich einer davon«, sagt Martin Sugar, Produktentwickler von Beiersdorf. »Schon aus diesem Grund sind seine Forschungsergebnisse für uns wichtig. Noch warten wir auf genauere Wirksamkeitsstudien mit unseren Produkten. Wenn wir Sonnenmilch mit Quallenschutz anbieten, muss der auch 100-prozentig funktionie- ren.«

An der amerikanischen Stanford University wurde die Wirkung der Lotion bereits überprüft. 24 Freiwilligen wurden 45 Minuten lang Quallententakel auf die Unterarme gelegt, die zuvor bei der Hälfte der Gruppe mit Quallenschutz präpariert worden waren. Während bei allen ungeschützten Probanden Rötungen, Hautausschläge und Schwellungen auftraten, konnten die Hautärzte bei den zwölf Freiwilligen, die den Quallenschutz erhalten hatten, keinerlei sichtbare Veränderungen feststellen. Lediglich zwei der Teilnehmer berichteten von »mildem Unwohlsein«. »Zwar konnte die Salbe Quallenstiche nicht vollständig verhindern«, berichtet Alexa Kimball, Hautärztin und Direktorin für klinische dermatologische Studien an der Universitätsklinik, »aber selbst wenn die Creme keinen 100-prozentigen Schutz gewährleistet, ist mir persönlich etwas Schutz lieber als gar keiner.« Die amerikanische Gesundheitsbehörde FDA hat den Quallenschutz schon zugelassen. Auch in Deutschland, Österreich und der Schweiz kann man die Creme in der Apotheke kaufen.

Der Kuss der Meduse

Bei der Erforschung der Nesselzellen kam Tami Lotan eine weitere gute Idee: Könnte man die Injektoren von Seeanemonen mit Medikamenten laden, um sie durch die Hornschicht der Haut hindurch in den Körper zu schießen? In ihrem Labor melken die Wissenschaftler heute aus den Tentakeln gezüchteter Seeanemonen Millionen Nesselkapseln. Gereinigt, vom Gift befreit und mit einem Medikament neu geladen, sind sie das ideale Vehikel, um Wirkstoffe punktgenau anzuwenden. Denn selbst sterilisiert und in Puderform behalten diese Kapseln beim Kontakt mit der Haut die ganz besondere Fähigkeit des enormen Druckaufbaus. Während sich der Druck aufbaut, strömt die mit dem Medikament versetzte Umgebungsflüssigkeit in die Kapsel und lädt den abschussbereiten Injektor.

»Wir sind daran gewöhnt, eine Pille zu nehmen, und haben dann das Medikament überall im Körper. In der Leber, der Niere – obwohl wir es dort gar nicht haben wollen«, sagt Lotan. »Die andere Option wäre eine Salbe. Denn wenn wir die Hornschicht überwinden, sind wir bereits im Körper.« Das Forscherpaar hat bereits mit der Entwicklung eines lokalen Betäubungsmittels angefangen: »Einfach die Salbe auf die Haut, fünf Minuten warten, und die Betäubung setzt ein. Fünf Minuten, und Sie können an der Hautstelle operieren.« Betäubende Cremes und Pflaster, die heute verfügbar sind, entfalten ihre Wirkung innerhalb einer Stunde. Die bis zu 500000 Nano-Injektoren, die pro Quadratzentimeter in die Haut eindringen können, applizieren den Wirkstoff viel genauer und effizienter als herkömmliche Methoden. Erste israelische Untersuchungen mit 50 Freiwilligen zeigten bereits nach 4 Minuten eine vollständige lokale Betäubung, die 30 Minuten anhielt.

Schon arbeiten die israelischen Wissenschaftler auch an anderen dermatologischen Anwendungsgebieten wie der Behandlung von Schuppenflechte oder Hautkrebs. Der »Kuss der Meduse« geht eben unter die Haut – in Zukunft vielleicht auch im Dienst der Medizin.