Altersbedingte Augenerkrankungen: Wie Gene die Alterung der Netzhaut und die Gesundheit des Gehirns beeinflussen

US-amerikanische Forscher haben Mäuse mit neun verschiedenen genetischen Hintergründen untersucht, um Faktoren zu identifizieren, die die Augenalterung beeinflussen. Damit könnten sie den Weg für eine augenbasierte Diagnostik neurodegenerativer Krankheiten ebnen.

Veränderungen des Sehvermögens sind ein unvermeidlicher Teil des Alterns. Aber warum sind manche Menschen anfälliger für altersbedingte Augenkrankheiten? Warum ist die Verschlechterung bei manchen Menschen stärker als bei anderen? Neue Forschungsergebnisse des Jackson Laboratory (JAX), Bar Harbor, USA, zeigen, dass die Genetik eine Schlüsselrolle dabei spielt, wie das Auge altert. Dabei beeinflussen unterschiedliche genetische Hintergründe die Alterung der Netzhaut auf unterschiedliche Weise.

In der Studie wurden altersbedingte Veränderungen von Genen und Proteinen in den Netzhäuten von neun Mäusestämmen analysiert, die die genetische Variabilität beim Menschen nachahmen. Während alle Mäuse die erwarteten Alterungserscheinungen aufwiesen, unterschieden sich Schweregrad und Art dieser Veränderungen erheblich zwischen den neun Stämmen. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden in der Fachzeitschrift „Molecular Neurodegeneration“ veröffentlicht.

Ein genauerer Ansatz zur Modellierung der Augenalterung

Bisher wurden Studien zur Netzhautalterung und -erkrankung mit einem einzigen Stamm genetisch identischer Mäuse durchgeführt, was die Möglichkeiten der Forscher einschränkte, die Rolle der genetischen Variation zu verstehen. „Die Herausforderung bei der Untersuchung altersbedingter Augenkrankheiten besteht darin, dass die Alterung heterogen ist“, erklärte Prof. Gareth Howell, Lehrstuhlinhaber der Diana Davis Spencer Foundation for Glaucoma Research am JAX, der die Forschung leitete. „Die Beobachtung des Alterungsprozesses bei einem bestimmten Mäusestamm ist möglicherweise nicht für alle Mäuse – oder Menschen – relevant. Um die Einschränkungen früherer Studien zu überwinden, wollten wir wissen, wie der genetische Kontext die Alterung der Netzhaut beeinflusst.

Bei ihrer Arbeit nutzten Howell und sein Team neun Mäusestämme mit unterschiedlichen genetischen Hintergründen. Diese sollten die menschliche Variabilität besser widerspiegeln. Die Forscher sammelten Daten über altersbedingte genetische und molekulare Veränderungen bei jungen und alten Mäusen. Da ihr Datensatz nun öffentlich zugänglich ist, hoffen Howell und sein Team, dass ihre Ergebnisse anderen Wissenschaftlern, die sich mit dem Altern und dem Verlust des Sehvermögens befassen, helfen werden. Zudem könnte ihre Arbeit dabei unterstützen eine Vorhersage des neurologischen Alterns zu verbessern.

Gen- und Proteinanalysen sagen Augenkrankheiten voraus

Eine der wichtigsten Entdeckungen der Studie war die Identifizierung von zwei Mausstämmen, die menschlichen Netzhauterkrankungen sehr ähnlich sind. Bei der Durchführung von Augenuntersuchungen – wie bei einem Routinebesuch beim Augenarzt – stellten die Forscher fest, dass der Watkins Star Line B (WSB)-Stamm Merkmale der altersbedingten Makuladegeneration und der Retinitis pigmentosa entwickelte. Während der New Zealand Obese (NZO)-Stamm, der für seine schwere Fettleibigkeit und Diabetes bekannt ist, diabetische Retinopathie entwickelte. Darüber hinaus sagte die Gen- und Proteinanalyse bei beiden Mäusestämmen voraus, dass sie gemeinsame altersbedingte Augenkrankheiten entwickeln würden.

„Es war vielversprechend zu sehen, dass die molekularen Daten, die wir generierten, spezifische Anomalien der Netzhautzellen in diesen beiden Stämmen vorhersagten“, berichtet Olivia Marola, eine JAX-Postdoktorandin und Co-Erstautorin der Studie. „Als wir einzigartige Veränderungen in den retinalen Ganglienzellen von NZO auf molekularer Ebene sahen, konnten wir natürlich auch drastische funktionelle Veränderungen in diesen Zellen feststellen.”

Diese Modelle werden es den Forschern ermöglichen, den Verlauf dieser Krankheiten zu untersuchen und mögliche Behandlungen zu erforschen, erklärte Michael MacLean, ein Postdoktorand und Mitautor der Arbeit. Sie könnten auch anderen Wissenschaftlern bei der Auswahl von Mausmodellen helfen, die sie für ihre eigenen Arbeiten im Zusammenhang mit der Alterung verwenden wollen. Auch könnten diese Modelle bei der Durchführung weiterer Studien eingesetzt werden, um einzelne Gene zu ermitteln, die mit einer beschleunigten Augenalterung und Augenkrankheiten wie Katarakt, Glaukom, Makuladegeneration und diabetischer Retinopathie in Zusammenhang stehen.

Netzhaut als Biomarker für Alzheimer

Über die Erforschung des Sehvermögens hinaus könnte diese Studie, den Wissenschaftlern zufolge, weitreichende Auswirkungen auf neurodegenerative Erkrankungen haben. Da die Netzhaut eine direkte Verlängerung des Gehirns ist, könnte das Verständnis, wie sie altert, Aufschluss über Krankheiten wie Alzheimer und andere Formen der Demenz geben.

„Das Auge ist ein entscheidendes Organ, und diese Forschung füllt eine wichtige Lücke in unserem Verständnis des Alterns“, so Howell. „Aber darüber hinaus ist das Auge ein Fenster zum Gehirn. Wenn wir verstehen, wie das gesunde Auge altert, können wir vielleicht neue Wege finden, die Augen zu nutzen, um das Risiko von Menschen zu bestimmen, an Krankheiten wie Alzheimer zu erkranken.“