Por­trät: Flo­rian Reich­mann: Ver­erbte Aggressionen

25.01.2022 | Politik

Da 70 Pro­zent der Zebra­fisch-Gene in ähn­li­cher Form auch beim Men­schen vor­kom­men, kön­nen Erkennt­nisse aus Beob­ach­tun­gen als Basis für Über­le­gun­gen bei mensch­li­chem Aggres­si­ons­ver­hal­ten die­nen. Der Gra­zer Flo­rian Reich­mann konnte nach­wei­sen, dass bei Zebra­fi­schen das aggres­sive Ver­hal­ten ver­erb­bar ist.

Manuela‑C. War­scher

Wie schnell wird der Zebra­fisch auf sein Spie­gel­bild los­ge­hen, wie lange hin­schnap­pen und den ver­meint­li­chen Geg­ner ver­fol­gen? Mit die­sem „Spie­gel­test”, den er fil­misch doku­men­tiert und anschlie­ßend aus­wer­tet, erforscht der Gra­zer Flo­rian Reich­mann, der sich in Aus­bil­dung zum Fach­arzt für Phar­ma­ko­lo­gie befin­det, das Aggres­si­ons­ver­hal­ten von Zebra­fi­schen. Rund 70 Pro­zent der Zebra­fisch-Gene kom­men näm­lich in ähn­li­cher­Form auch beim Men­schen vor, wes­halb Stu­dien an den Fischen durch­aus als Basis für Über­le­gun­gen zu mensch­li­chem Aggres­si­ons­ver­hal­ten die­nen kön­nen. Ein wei­te­rer Vor­teil der aus­ge­wähl­ten Ver­suchs­tiere besteht darin, dass Zebrafische sehr frucht­bar sind und sich rasch ver­meh­ren, wodurch sich in rela­tiv kur­zer Zeit Beob­ach­tun­gen über meh­rere Genera­tio­nen hin­weg anstel­len las­sen. „Vor mei­ner Arbeit mit Zebrafischen habe ich an Mäu­sen geforscht, die ein ebenso brei­tes Ver­hal­tens­spek­trum zei­gen“, erzählt Reich­mann. „Durch einen Kon­gress bin ich dann aber auf die Zebrafische auf­merk­sam gewor­den, deren Lar­ven trans­pa­rent sind und sich damit beson­ders gut für Beob­ach­tun­gen mit­tels Ima­ging App­li­ca­ti­ons eig­nen.“ So kann zumin­dest bei den trans­pa­ren­ten Jungschen auch die Gehirn­ak­ti­vi­tät mit­tels Mar­ker­sub­stanz nach­ver­folgt wer­den. Nicht immer trat aller­dings die erwar­tete Arbeits­er­leich­te­rung durch die ein­ge­setzte Tech­nik ein: Denn die Video­tra­cking-Soft­ware für die Zebrafisch-Verhaltensanalyse hat sich letzt­lich als nur bedingt aus­sa­ge­kräf erwie­sen. „Ich habe mir dann viele Videos noch­mals selbst ange­schaut und sie ana­ly­siert“, berich­tet Reichmann.

Zwei Grund­fra­gen

Für seine Zebra­fisch-Ver­hal­tens­for­schung „Envi­ron­men­tal and gene­tic basis of aggres­sion in zebra­fish“ erhielt Reich­mann ein Erwin-Schrö­din­ger-Sti­pen­dium vom FWF und konnte damit zwei Jahre an der Uni­ver­sity of Lei­ces­ter arbei­ten. Im Team von Will Nor­ton züch­tete er zwei spe­zi­elle Zebra­fisch­li­nien: einer­seits eine Linie, für die immer die aggres­sivs­ten Männ­chen und Weib­chen mit­ein­an­der gepaart wur­den und ande­rer­seits eine Linie, die mit­tels Gen­schere CRISPR/​Cas9 so ver­än­dert wurde, dass sie kei­nen Hist­amin-3-Rezep­tor im Gehirn aus­bil­det. Die­ser Rezep­tor war in vor­an­ge­gan­ge­nen Stu­dien mit Ver­än­de­run­gen im Aggres­si­ons­ver­hal­ten in Ver­bin­dung gebracht wor­den und Reich­mann wollte nun des­sen Ein­fluss auf das Ver­hal­ten klären.

Seine For­schungs­ar­beit lie­ferte schließ­lich in bei­den Fra­ge­stel­lun­gen deut­li­che Ergeb­nisse. Einer­seits erbrachte er den Nach­weis, dass aggres­si­ves Ver­hal­ten bei Zebra­fi­schen ver­erb­bar ist: „Über meh­rere Genera­tio­nen lässt sich durch ent­spre­chende Selek­tion die Aggres­si­ons­be­reit­schaft sogar noch stei­gern. Die Beob­ach­tun­gen sind sehr kon­sis­tent, wes­halb man jeden­falls sagen kann, dass gene­ti­sche Fak­to­ren im Aggres­si­ons­ver­hal­ten von Zebra­fi­schen eine Rolle spielen.“

Furcht­same Mutanten

Auch die Mutan­ten mit dem eli­mi­nier­ten Hist­amin-3-Rezep­tor zeig­ten eine deut­lich ver­än­derte Aggres­si­ons­be­reit­schaft, aller­dings mit umge­kehr­tem Vor­zei­chen: Schon als Jung­fi­sche im Alter von vier Tagen waren sie ängst­li­cher und beweg­ten sich vor­sich­ti­ger als Indi­vi­duen des Wild­typs. „Ihre sozia­len Inter­ak­tio­nen und das Ver­hal­ten im Schwarm blie­ben jedoch unauf­fäl­lig“, so Reich­mann. Der Rezep­tor scheint also sehr spe­zi­fi­sche Aus­wir­kun­gen auf die Aggres­si­vi­tät zu haben und nicht ein­fach gene­rell das Ver­hal­ten zu modulieren.

Die beson­ders aggres­siv gezüch­te­ten Fische ohne Gen­mu­ta­tion und der Wild­typ wur­den anschlie­ßend noch mit­tels RNA-Sequen­zie­rung auf Unter­schiede in der gene­ti­schen Akti­vie­rung hin unter­sucht. „Die bei­den Linien unter­schie­den sich stark; und zwar in rund 500 Genen“, berich­tet Reich­mann. „Die Ana­lyse deu­tet zudem dar­auf hin, dass einige Gene, die mit dem Immun­sys­tem asso­zi­iert sind, in aggres­si­ven Fischen stär­ker aus­ge­prägt sind.“ Ein für den Arsen-Meta­bo­lis­mus zustän­di­ges Gen zeigte beson­ders signi­fi­kante Unter­schiede zwi­schen den bei­den Linien. Die­ses Gen wird beim Men­schen mit Schi­zo­phre­nie in Zusam­men­hang gebracht, wor­aus sich neue For­schungs­an­sätze erge­ben könnten.

Auf­bau einer Forschungsinfrastruktur

Für wei­tere Ver­hal­tens­for­schung an Zebra­fi­schen baut Reich­mann gerade in Graz eine eigene Fisch­po­pu­la­tion auf; ein Teil davon soll aus Eng­land ein­ge­führt wer­den. In einem Stan­darda­qua­rium wer­den dann 20 bis 30 Fische jeweils einer Zucht­li­nie leben, streng getrennt. Im Voll­aus­bau sei­ner For­schungs­in­fra­struk­tur rech­net Reich­mann mit einer Gesamt­po­pu­la­tion von 1.000 bis 2.000 Zebra­fi­schen, an denen par­al­lel geforscht wer­den kann. Reich­mann, der als ers­ter an der Medi­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Graz mit Zebra­fi­schen arbei­tet, möchte dann auch For­schern ande­rer Dis­zi­pli­nen Koope­ra­ti­ons­an­ge­bote unterbreiten.

Ten­denz verstärkt

Reich­mann ist nahe der ober­stei­ri­schen Klein­stadt Leo­ben auf­ge­wach­sen und kam zum Medi­zin-Stu­dium nach Graz, wo er schon vor sei­ner Zeit in Groß­bri­tan­nien am Insti­tut für Expe­ri­men­telle und Kli­ni­sche Phar­ma­ko­lo­gie tätig war. Trotz der anre­gen­den For­schungs­er­fah­rung im Aus­land möchte er gerne an sei­ner Hei­mat­uni­ver­si­tät blei­ben. Zur Zeit been­det er gerade seine Fach­arzt­aus­bil­dung für Phar­ma­ko­lo­gie und Toxi­ko­lo­gie, hat sich im Vor­jahr habi­li­tiert und ist am Otto Loewi-For­schungs­zen­trum am Lehr­stuhl für Phar­ma­ko­lo­gie als Uni­ver­si­täts­as­sis­tent tätig. „Ich wollte immer schon in die For­schung gehen und diese Ten­denz hat sich im Rah­men der Diplom­ar­beit auf der Phar­ma­ko­lo­gie nur noch ver­stärkt.“ Gleich im Anschluss an seine Pro­mo­tion absol­vierte Reich­mann zusätz­lich ein PhD-Stu­dium in Neu­ro­sci­en­ces an der Gra­zer Med­Uni, das sein Wis­sen in puncto Metho­dik und Stu­di­en­de­sign erwei­terte, und dis­ser­tierte in der For­schungs­ein­heit für Trans­la­tio­nale Neu­ro­gas­tro­en­te­ro­lo­gie. Seit­her steht die Ver­hal­tens­for­schung im Fokus sei­nes Interesses.

Die Erkennt­nisse von Reich­mann zäh­len zur Grund­la­gen­for­schung; Über­le­gun­gen zur lang­fris­ti­gen kli­ni­schen Anwend­bar­keit sei­ner Ergeb­nisse stellt er trotz­dem an. „Bis zu einer mög­li­chen Medi­ka­men­ten­ent­wick­lung zur Modu­la­tion aggres­si­ven mensch­li­chen Ver­hal­tens ist es von mei­nen Ergeb­nis­sen weg sicher noch ein lan­ger Weg.

Der nächste Schritt wird sein, die Rolle des Hist­amin-3-Rezep­tors bei­spiels­weise auch bei ande­ren Tie­ren zu unter­su­chen.“ Reich­mann selbst möchte mit Zebra­fi­schen wei­ter­ar­bei­ten und sie nicht nur mit ihrem gespie­gel­ten Selbst, son­dern auch mit rea­len Art­ge­nos­sen kämp­fen las­sen. Aus­ge­hend von den erwie­se­nen gene­ti­schen Unter­schie­den zwi­schen aggres­siv gezüch­te­ten Fischen und dem Wild­typ will er noch wei­tere mög­li­che „Aggres­si­ons-Gene“ ein­zeln untersuchen.

Mit Beharr­lich­keit Ziele zu ver­fol­gen und dran­zu­blei­ben, ist Teil sei­ner Per­sön­lich­keit. Nach sei­nem eige­nen Ver­hält­nis zur Aggres­sion gefragt, lacht er aber nur. Er sei eher ein ruhi­ger als ein aggres­si­ver Typ, meint er. Wer stun­den­lang vor Aqua­rien sitzt, um Ver­hal­tens­nu­an­cen von Fischen zu detek­tie­ren, braucht ver­mut­lich eine gewisse Por­tion Geduld und See­len­ruhe. Den Kon­trast dazu fin­det Flo­rian Reich­mann – wenn ihn nicht gerade eine Pan­de­mie bremst – im Aben­teuer des Rei­sens. Denn er sieht durch­aus gerne auch über den Rand des Aqua­ri­ums hinaus.

© Öster­rei­chi­sche Ärz­te­zei­tung Nr. 01–02 /​25.01.2022