In Wuppertal geht der Neurowissenschaftler von der Federal University of Technology Akure im Südwesten Nigerias der Frage nach, welche Auswirkungen Nickel auf den menschlichen Organismus haben könnte. Dass das Metall bei Überdosierung nachteilige Effekte auf den Körper hat, steht bereits fest. Die genauen Mechanismen hinter den Veränderungen sind der Wissenschaft jedoch noch weitestgehend unbekannt. In Wuppertal steht dem Humboldt-Stipendiaten das nötige Equipment zur Verfügung, sodass er bereits vielversprechende Messungen durchführen konnte.

Zum Hintergrund: Kennengelernt haben sich Prof. Bornhorst und Dr. Ijomone über ihren gemeinsamen Kollegen Michael Aschner in New York, bei dem beide jeweils Aufenthalte während ihrer Postdoc-Zeit absolvierten. „Aschner leitet dort am Albert-Einstein-College of Medicine das Institut für Molekulare Pharmakologie und Neurowissenschaften und ist auf unserem Gebiet einer der bekanntesten Experten“, erklärt Julia Bornhorst. 2017 stellte der Professor den Kontakt untereinander her – Aschner war klar, dass sich eine Kooperation für beide Seiten lohnen würde: Prof. Bornhorst und ihre Arbeitsgruppe beschäftigen sich intensiv mit der Wirkung von lebensmittelrelevanten Metallen, insbesondere von Spurenelementen, und deren Rolle in biologischen Prozessen. Mithilfe von Modellen, wie Zellen und Fadenwürmern (Caenorhabditis elegans, kurz C. elegans), erforschen sie die Auswirkungen von Über- und Unterversorgungen auf die Gesundheit des Organismus. „Mit unseren Ergebnissen wollen wir das Verständnis für die Bedeutung von Spurenelementen für Gesundheit und Krankheit erweitern“, so die Wuppertaler Professorin.

Das Element Nickel kann unter anderem über die Umwelt und die Lebensmittelaufnahme in den Körper gelangen. Eine Überversorgung mit dem Mikronährstoff könne nachteilig für die Gesundheit aber auch die Umwelt sein, erklärt die Wissenschaftlerin. „Nigeria ist Afrikas größter Rohölproduzent und verzeichnet dadurch auch ein hohes Nickelvorkommen, da das Metall Bestandteil des Erdöls ist. Ich möchte wissen, wie schädlich Nickel für die Bevölkerung ist. Dafür müssen wir aber erst verstehen, warum es giftig ist. Daher erforschen wir die Auswirkungen in dem Fadenwurm als Modellorganismus“, berichtet Dr. Ijomone.

Die winzigen Forschungsmodelle sind durchsichtig, alle Neurotransmitter im Gehirn des Wurms, wie Dopamin und Serotonin, sind bekannt. „Die Neurotransmitter steuern die Schlängelbewegung des Fadenwurms, wenn sich also die Schlängelrate verändert, wissen wir, bei dem Wurm stimmt etwas nicht“, so Bornhorst. Konkret laufen Ijomones Untersuchungen so ab: Der Wissenschaftler füttert die Würmer mit unterschiedlich viel Nickel, beobachtet im Anschluss daran ihre Entwicklung und vergleicht sie mit Würmern, die kein Nickel erhalten haben. Im Zuge seiner Untersuchungen konnte er bereits eine massive Verhaltensänderung bei Würmern mit Nickel feststellen – sie beginnen ungleichmäßig zu schlängeln oder machen vor Futter, wie normalerweise üblich, nicht mehr Halt. Ijomones Problem allerdings: An seinem Heimatinstitut fehlt ihm die nötige Ausstattung, um genau bestimmen zu können, wie viel Nickel tatsächlich in dem Wurm ist und auch bleibt. Welche Mengen des Metalls die Veränderungen letztlich hervorrufen, konnte er so nicht wissen. Dank der Ausstattung im Wuppertaler Labor lässt sich diese Herausforderung nun meistern – die Analytik liefert ihm exakte Nickelwerte und ermöglicht ihm ein viel präziseres Arbeiten.

Seine Ergebnisse, die er bislang sammeln konnte, lassen die Beteiligten aufhorchen: „Der Fadenwurm C. elegans wird in der Regel 21 Tage alt und gilt ab einem Alter von circa 60 Stunden als Teenager. Nach dieser Zeit entwickelt sich im Wurm ein ,heller Fleck‘ (Larvenstadium L4), der unter dem Mikroskop sichtbar wird. Bei den Würmern mit Nickel verzögert sich diese Entwicklung, je nachdem wie viel Nickel sie in sich tragen. Nun gilt es herauszufinden, welche Prozesse das Nickel wie beeinflusst“, erklärt Dr. Ijomone, dem der Fortschritt seiner Forschung ein wichtiges Anliegen ist, um in Nigeria auf Missstände aufmerksam machen zu können: „Gern gesehen ist es zu Hause natürlich nicht, aber wir müssen uns um die Kinder kümmern und hinterfragen, was passiert mit ihnen, wenn sie durch ihre Umwelt einem zu hohen Nickelvorkommen ausgesetzt sind.“

Das Humboldt-Forschungsstipendium für erfahrene Wissenschaftler*innen ist dabei eine große Hilfe, das betont auch Julia Bornhorst: „Es bietet uns die Möglichkeit, diese internationale Kooperation aufrecht zu erhalten und bietet langfristige Planungssicherheit für die Wissenschaft. Nicht nur Mamus, wie wir Kolleg*innen ihn nennen, profitiert von uns, auch wir profitieren von seiner Expertise.“ Im kommenden Sommer wollen die beiden eine Summer-School organisieren. Dann in Nigeria.