GESUNDHEIT & MEER

die Vorteile des Ozeans

Die Coronavirus-Pandemie und die daraus resultierende außergewöhnliche Situation sind besonders schwierige Zeiten. Paradoxerweise ist es auch eine Gelegenheit, die Beziehung zwischen der menschlichen Gesundheit und der Umwelt um uns herum zu hinterfragen…

Das Institut für Meereskunde beschäftigt sich natürlich mit der Beziehung zwischen unserer Gesundheit, dem Ozean und der erhaltenen Artenvielfalt. Denn der Ozean ist eine Quelle von Lösungen!

Der Ozean heilt uns dank der Moleküle, die von den Meeresorganismen produziert werden, und das ist nur der Anfang, denn die Meeresorganismen können schnell eine ähnliche Rolle spielen wie ihre Vettern an Land, und das für Jahrhunderte!

Marine Organismen werden auch als Studienmodelle verwendet, weil sie oft Eigenschaften aufweisen, die dem idealen Modellorganismus nahe kommen (vermehrt in Embryonen, einfache und reproduzierbare Zelllinie, oft äußere Embryonalentwicklung usw.). Sie haben zu bedeutenden Entdeckungen auf den verschiedensten Gebieten der Physiologie, Medizin und Chemie geführt, darunter mehrere Nobelpreise.

Tägliche gute Gesundheit beginnt mit einer gesunden und ausgewogenen Ernährung. Das Meer liefert jeden Tag einige der Elemente, die unser Stoffwechsel benötigt, aber die Qualität der Umwelt muss erhalten bleiben!

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indonesie Poisson
In Indonesien, wie hier in Banggai, liefert Fisch mindestens 50 % des von der Bevölkerung konsumierten tierischen Proteins.
Les calamars séchés permettent de conserver un stock de protéines pendant des mois
Méduses séchées en vente sur un marché d'Indonésie

Ein gesundes Meer für gesundes Essen

Gesundheit erfordert eine ausreichende und ausgewogene Ernährung mit einer regelmäßigen Zufuhr von Proteinen, Vitaminen, Fetten, Mineralstoffen und Spurenelementen. Das Meer versorgt uns mit einem guten Teil dieser Elemente, die für unseren Stoffwechsel unerlässlich sind.

Weltweit werden pro Jahr und Person 20 kg Fisch verzehrt. 17 % des vom Menschen konsumierten tierischen Proteins stammt aus Fischerei und Aquakultur. In Indonesien oder Sri Lanka liefern sie mindestens 50 % des von der Bevölkerung konsumierten tierischen Proteins. Dies zeigt die große Herausforderung der Ressourcenschonung für Ernährungssicherheit und Gesundheit! Leider gehen die weltweiten Fischbestände aufgrund von Überfischung, Verschmutzung und illegaler Fischerei zurück. 33% werden überfischt (im Mittelmeer erreicht diese Rate 62%!) und 35% der gefangenen Fische gelangen nicht auf unseren Teller, eine Verschwendung entlang der gesamten Kette, die wir nicht länger tolerieren dürfen. Wenn die Menschheit gesund bleiben soll, ist es unerlässlich, die Ressourcen wirklich nachhaltig zu bewirtschaften, und zwar ab sofort. Und es ist möglich!

Einige Spezialisten schätzen, dass der Ozean, wenn er gut geschützt und bewirtschaftet wird, bis zum Jahr 2050 zwei Drittel des weltweiten Proteinbedarfs von schätzungsweise 500 Millionen Tonnen liefern könnte.

Dies ist nur möglich, wenn der Ozean eine gesunde Umwelt für die Organismen und uns bleibt. Der Ozean, der bemerkenswert robust gegenüber Störungen ist, wird leider manchmal von Verschmutzungen aus landgestützten Quellen „überholt“: Pestizide wie Chlordecon, Schwermetalle, städtische organische Verschmutzung sowie die aufkommenden Probleme mit endokrinen Disruptoren oder Nanopartikeln. Manchmal ist es die Zerstörung von Ökosystemen, die gesundheitliche Probleme verursacht, wie z.B. wenn das Absterben von Korallen zu Algen und giftigen Ciguatera führt.

Lange Zeit wurde der Ozean als unerschöpfliche Speisekammer und gleichzeitig als bodenlose Mülltonne missverstanden. Heute müssen wir uns um eine äußerst lebendige Umwelt kümmern, die uns ernährt und pflegt!

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Der Ozean, der heilt

Der Ozean ist die Wiege des Lebens auf unserem Planeten. Es beherbergt immer noch eine extrem vielfältige Lebenswelt: 34 der 36 existierenden Phyla, von denen 14 ausschließlich im Meer geblieben sind, 300.000 bekannte Arten und noch mehr unbekannte Arten.

Die Besonderheiten der Meeresorganismen machen sie zu einer unerforschten Reserve an therapeutischen Möglichkeiten für die Zukunft.

Es gibt zahlreiche Beispiele für Moleküle, die aus lebenden Organismen extrahiert werden und als Antikrebs-, antimikrobielle, antivirale, entzündungshemmende, antidiabetische, blutdrucksenkende, gerinnungshemmende und antioxidative Mittel eingesetzt werden. Von den 145.000 bis 150.000 beschriebenen Naturstoffen sind schätzungsweise 25.000 Produkte von pharmakologischem oder kosmetischem Interesse bereits aus marinen Organismen gewonnen worden, davon mehr als 30 % aus Schwämmen. Diese Zahl ist in den letzten Jahrzehnten gestiegen, was darauf hindeutet, dass in naher Zukunft viele neue Heilmittel zur Verfügung stehen werden.

Die Bedingungen, denen Meerestiere ausgesetzt sind (ja, in Bezug auf die Biomasse ist der Ozean eher die Domäne der Tiere, während die terrestrische Umgebung eher die der Pflanzen ist), sind ebenso vielfältig wie ursprünglich. In den Abgründen, die in die ewige Nacht getaucht sind, sind die Ökosysteme um hydrothermale Quellen herum organisiert. Die Energie kommt nicht mehr von der Sonne, sondern aus der Chemie dieser sehr heißen, mit Schwefel und Mineralien beladenen Gewässer. In polaren Gewässern können Fische und wirbellose Tiere Temperaturen um 0 °C aushalten. Und überall auf der Welt müssen am Boden festsitzende Tiere ein biologisches Arsenal entwickeln, um sich zu verteidigen und ihren Lebensraum zu erhalten, da sie nicht vor Raubtieren fliehen können.

Seit Millionen von Jahren befindet sich die Meeresumwelt und insbesondere das Korallenriff in einem chemischen Wettrüsten! In einer stark konkurrierenden Umwelt produzieren Organismen Metaboliten und chemische Mediatoren, die eine fundamentale Rolle bei der Strukturierung und dem Funktionieren von Ökosystemen spielen, z. B. bei der Konkurrenz um Raum, der Besiedlung von Oberflächen, der Verteidigung gegen Raubtiere, der Verführung zur Reproduktion usw. Diese Lockstoffe oder Repellentien sind in verschiedenen Bereichen der Chemie für das Leben von großem Interesse (Gesundheit von Mensch und Tier, Kosmetik, Phytopharmazie, Antifouling-Farben…).

Die erste bedeutende Arbeit in der Chemie mariner Naturstoffe war die von Professor Werner Bergmann im Jahr 1951, der aus einem Schwamm aus Florida ungewöhnliche Nukleoside (Bausteine der Nukleinsäuren, DNA und RNA) isolierte, die Pharmakochemiker zum Entwurf von Anti-Tumor-Molekülen nutzen wollten. 1969 entdeckten Forscher in einer karibischen Gorgonie ( Plexaura homomalla ) große Mengen eines Prostaglandins (Moleküle, die in der Lage sind, Gebärmutterkontraktionen auszulösen oder zu stimulieren), das die Pharmaindustrie nur mit Mühe synthetisieren konnte. Heute sind die meisten marinen Moleküle, die sich in der klinischen Entwicklung befinden, für die Behandlung von Krebserkrankungen oder die Bekämpfung von Viren bestimmt.

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Corail-Pocillopora-edouxi
Corail-Pocillopora-edouxi
Un hippocampe sur une gorgone de la famille des Plexauridae.
Ein Seepferdchen auf einer Gorgonie aus der Familie der Plexauridae.
Récif corallien
Récif corallien
Le zoanthaire Palythoa grandis
Die Zoantharia Palythoa grandis produziert ein starkes Toxin, das Palytoxin.
Détail corail Turbinaria réniformis ©M.Dagnino
Détail corail Turbinaria réniformis

MEERESTIERE ZU UNSERER RETTUNG

Mehr als tausend Verbindungen, die aus Meeresorganismen isoliert wurden, haben nachweislich antivirale Wirkungen, und eine aktuelle Studie fand heraus, dass Griffithsin, ein Protein, das aus demRotalge der Gattung Griffithsia sp..… könnte ein Hemmstoff für bestimmte Coronaviren sein, indem es deren Spike-Proteine, die ihnen ihr kronenartiges Aussehen verleihen, hemmt und so ihr Eindringen in Wirtszellen verhindert.

Aus dem Hämoglobin eines im Sand lebenden Meereswurms, dem Arenicola, hat das Biotechnologie-Unternehmen Hemarina einen „molekularen Respirator“ entwickelt, ein Molekül marinen Ursprungs, das die Eigenschaft hat, Sauerstoff besser zu speichern und zu transportieren als das menschliche Hämoglobin (es bindet 40-mal mehr!). Dieses Molekül soll in eine Testphase an Patienten gehen, die an dem Coronavirus erkrankt sind, mit dem Ziel, das mit Covid-19 verbundene Atemnotsyndrom zu behandeln und damit künstliche Beatmungsgeräte für andere Patienten frei zu machen und die Krankenhäuser zu entlasten. Dieses molekulare Beatmungsgerät könnte in ganz speziellen Fällen weitere Anwendungen finden, zum Beispiel beim Transport von Organen vor einer Transplantation.

Das in Marseille ansässige Unternehmen Coral Biome interessiert sich für Palytoxin (produziert von Weichkorallen der Gattung Palythoa, Ordnung Zoantharia), ein hochgiftiges Molekül, das bei der Behandlung bestimmter Krebsarten eingesetzt wird.

Zahlreiche Verbindungen, die sich derzeit in der klinischen Entwicklung für Anti-Krebs-Aktivitäten befinden, wurden aus den kolonialen Aszidien Didemnum molle isoliert, gewöhnlichen sessilen marinen Invertebraten (charakterisiert durch ihre Anhaftung an einen Träger), die im Korallenriff leben.

Ungefähr 1.000-mal wirksamer als Morphin, ist ein Analgetikum, das durch Kopieren eines Moleküls, das im Gift des Conus magus Kegels (einer Meeresschnecke) vorhanden ist, synthetisiert wird, besonders für die Linderung von starken chronischen Schmerzen geeignet.

Der Ozean ist also sowohl eine riesige Bibliothek als auch eine Apotheke. Es ist wichtig, diese Funktionen zu erkennen und wertzuschätzen und zu vermeiden, dass sie durch den Klimawandel, die Übernutzung von Arten und die Degradierung von Meeresökosystemen verdampfen, angetrieben durch eine allzu kurzsichtige Sichtweise, die sich auf die Gewinne aus Fischerei, Kohlenwasserstoffen und bald auch Bodenschätzen konzentriert.

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Meeresorganismen als Modelle für die Wissenschaft...

Der Ozean bietet wertvolle Modelle für die Grundlagenforschung und viele Studien haben zu entscheidenden Fortschritten in der Physiologie, Medizin und Chemie geführt. Nicht weniger als dreizehn Nobelpreise in Medizin oder Chemie wurden für Arbeiten vergeben, die auf aquatischen Organismen basieren: Fische, Nesseltiere wie die Qualle Aequorea victoria oder der Siphonophor Physalia physalis, Weichtiere (Muscheln, Kopffüßer, Meeresschnecken), Krebstiere (Krabben), Stachelhäuter (Seeigel, Seesterne), sogar Einzeller…

Durch seine Arbeit am Darm von Anemonen oder an einem Seestern entdeckte Ilja Iljitsch Mechnikow 1883 die Phagozyten und die Phagozytose (der Vorgang, bei dem eine Zelle eine fremde Substanz verschlingt und dann verdaut). Er teilte sich 1908 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin mit Paul Ehrlich und gilt seitdem als Vater der zellulären Immunität.

Durch die Messung der Veränderungen der elektrischen Ladungen und der Art und Weise, wie Nervenimpulse zwischen Zellen in einer sehr großen Nervenfaser einer Tintenfischartausgetauscht werdenJohn Carew Eccles, Alan Lloyd Hodgkin und Andrew Fielding Huxley waren Pioniere in der Erforschung der Nervenimpulsübertragung und wurden 1963 gemeinsam mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet.

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Anéméone tomate
Tomatenanemone
Sphaerechinus granularis
Der Seeigel Sphaerechnis granularis
Hipppocampe moucheté Hippocampus ramulosus
L’hippocampe intéresse les chercheurs car l’expression des gènes du développement fœtal pendant la grossesse (du mâle) ressemble fortement à celle des gènes humains.

UND DIE QUELLE FÜR VIELE NOBELPREISE

Der Seeigel diente als Modell für Otto von Warburgs Entdeckung der Anti-Polyspermie-Kalziumwellen (nur ein Spermium pro Eizelle). Für Eric Kandel und seine Arbeit über die molekularen Grundlagen des Gedächtnisses war es eine Seeschnecke.

Bei der Untersuchung des Zellzyklus von Seeigel-Eiern entdeckte Sir Tim Hunt die Cycline und wies nach, dass diese Proteine, die während der verschiedenen Phasen des Zellzyklus abgebaut werden, eine entscheidende Rolle bei dessen Regulierung spielen, nicht nur bei Stachelhäutern, sondern auch bei Wirbeltieren. Diese Forschung hatte später wichtige Auswirkungen auf die Untersuchung von Schlüsselmolekülen, die an der Krebsentwicklung beteiligt sind (Cyclin und Kinase) und brachte Timothy Hunt, Leland Hartwell und Paul M. Nurse den Nobelpreis für Physiologie und Medizin 2001 ein.

Der Nobelpreis für Chemie 2008 ging an Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Tsien für die Entdeckung der Elektrolumineszenz-Organe im Quallen Aequorea victoria eines grün fluoreszierenden Proteins (GFP), das unter ultraviolettem Licht intensiv leuchtet. Dieses Protein hat die Biowissenschaften wahrhaftig revolutioniert, da es unter anderem ermöglicht, zu verfolgen, wie Krebstumore neue Blutgefäße bilden, wie die Alzheimer-Krankheit Gehirnneuronen tötet und wie HIV-infizierte Zellen neue Viren produzieren.

Dieses Protein, das seit 1994 synthetisiert wird, wird in der medizinischen Forschung eingesetzt. Wissenschaftler sind nun in der Lage, das Gen, das die GFP-Produktion steuert, so zu verändern, dass verschiedene Färbungen entstehen, die es uns ermöglichen, Proteine in ihrer natürlichen Umgebung zu untersuchen und bestimmte Prozesse zu verstehen, um unser Wissen über das komplexe Netzwerk, das das menschliche Gehirn ist, zu verbessern.

Aequorein, ein weiteres Protein, das aus der Qualle Aequorea victoria gewonnen wird, wird zur Messung von Kalzium im Muskelgewebe auf der Ebene der Nervenenden verwendet.

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Die Entdeckung der Anaphylaxie

Travaux à bord de la Seconde Princesse Alice
Arbeiten an Bord der Second Princess Alice

Im Sommer 1901 wurde Fürst Albert I.er führte seine jährliche Atlantik-Expedition von den Kapverdischen Inseln zu den Azoren. Während früherer Kampagnen hatte er zusammen mit Dr. Jules Richard, seinem engen Mitarbeiter, beobachten können, dass die Seeleute bei Kontakt mit einer Quallenart, einem pelagischen Nesseltier, einen extrem stechenden Schmerz zeigten, der bis zur Synkope gehen konnte physalia Physalia physalis. Er dachte, dass es sich wahrscheinlich um ein Gift handelt.

Travaux à bord de la Seconde Princesse Alice
Arbeiten an Bord der Second Princess Alice
le Prince Albert Ier
Fürst Albert I.

Charles Richet, Professor an der medizinischen Fakultät von Paris, und Paul Portier, Assistent für Physiologie an der Sorbonne, wurden eingeladen, sich der Expedition anzuschließen, um dieses Gift zu isolieren und dieses Phänomen zu untersuchen. Die Arbeiten an Bord des zweiten Princesse-Alice mit der Physalie, dann bei ihrer Rückkehr nach Paris, insbesondere mit den Anemonen Schafgarbe und Anemonia ceraeDie erste Phase der Studie, die in den Vereinigten Staaten durchgeführt wurde, bestand aus der Injektion von Nesseltierextrakten in Meerschweinchen (Hunde und Tauben) mit einem ausreichend langen Intervall zwischen den einzelnen Injektionen und unter Verwendung niedriger Dosen von Toxinen.

le Prince Albert Ier
Fürst Albert I.
Tableau Le laboratoire Louis Tinayre 1908 © M.Dagnino
Fürst Albert I.

Anstatt immun zu sein, wurden die Meerschweinchen immer empfindlicher und starben sogar.  Richet und Portier veröffentlichten 1902 die Entdeckung der Anaphylaxie und definierten sie als : “ Als anaphylaktisch, im Gegensatz zu phylaktisch, bezeichnen wir die Eigenschaft eines Giftes, die Immunität eher zu vermindern als zu verstärken, wenn es in nicht-tödlichen Dosen injiziert wird».  Diese Entdeckung legte die ersten Grundlagen der Allergologie (das gesamte Wissen über die Reaktionen, die im Körper durch das Einbringen einer fremden Substanz, eines sogenannten Antigens, ausgelöst werden) und brachte Charles Richet 1913 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin ein.

Link zum Nobelpreis :
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1913/richet/lecture/

Timbre 1901 Decouverte de l'anaphylaxie
Arbeiten an Bord der Second Princess Alice
Portrait du Dr Richet
Portrait du Dr Richet

Bei Experimenten mit Extrakten aus den Tentakeln bestimmter Seeanemonen stellten Richet und Portier fest, dass Hunde, denen der Extrakt injiziert wurde, übermäßig empfindlich auf die Wirkung einer zweiten Dosis reagierten. Diese Hunde konnten durch eine Menge getötet werden, die nur einen Bruchteil der tödlichen Dosis für einen unbehandelten Hund darstellte. Sie nannten diesen Zustand der abnormen Empfindlichkeit des Subjekts gegenüber der Wirkung bestimmter Substanzen Anaphylaxie. ...] Es gab zunächst viel Erstaunen und Unglauben, denn die Gelehrten waren bisher gewohnt, die Immunisierung oder die sensibilitätsvermindernde Reaktion als angemessene Antwort eines Organismus auf die Injektion fremder Substanzen zu betrachten. Es war daher überraschend, dass genau das gegenteilige Phänomen auftreten konnte. Damit wurden die Gesetze der Immunität komplett umgestoßen.

Le Prince Albert Ier, Avril 1921​
Prince de Monaco, 1889-1922

Biomimikry und Bio-Inspiration

Biomimikry und „Bio-Inspiration“ (einige Forscher sind der Meinung, dass wir die Natur nicht kopieren, sondern von ihr inspiriert werden) sind Ansätze, die darin bestehen, die Natur in ihren unzähligen Formen (Tiere, Pflanzen, Pilze, Mikroorganismen, Ökosysteme) zu studieren. Sie bieten die Möglichkeit, die Art und Weise zu verändern, wie wir Organismen züchten oder aufziehen, Materialien herstellen, Informationen speichern, uns heilen oder Energie erzeugen. Korallenriffe sind als äußerst produktive Lebensgemeinschaften, die reich an biologischer Vielfalt und Ausdrucksgebiet einer Vielzahl chemischer Vermittler sind, eine wertvolle Inspirationsquelle für unsere heutigen Städte auf der Suche nach effektiven und nachhaltigen Lösungen in Sachen Gesundheit.

Nautile
Die Nautilus, eine Quelle der Inspiration nicht nur für Jules Verne! (c) Universitätswissenschaft

Siehe auch