AMD: Neues Zellkulturmodell untersucht Einfluss von Zigarettenrauch

Ein Team von Wissenschaftlern der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen und der Universitätsmedizin Essen hat an einem neuen in-vitro-Modell den Einfluss von Zigarettenrauch auf Zellen aus der menschlichen Netzhaut untersucht.

Dass Rauchen ungesund ist, wissen alle. Was eher in Fachkreisen bekannt ist: Zigarettenrauch schwächt die Mitochondrien, die Kraftwerke der Zellen. Diesen Effekt haben sich die Wissenschaftler nun genauer angesehen. Sie haben ein in-vitro-Modell entwickelt, um die Signalwege im Inneren der Zellen besser zu verstehen. Denn es gibt einen vermuteten Stoffwechselzusammenhang zwischen Rauchen und der altersbedingten Makuladegeneration (AMD), der häufigsten Ursache für eine Erblindung im Alter.

An der kürzlich im Journal „Cell Death Discovery“ erschienene Publikation haben die Forschenden des Instituts für Zellbiologie (Tumorforschung), der Klinik für Augenheilkunde und des Instituts für Physiologie zusammengearbeitet. Das Wissenschaftsteam hat in Laborexperimenten Zellen aus der menschlichen Netzhaut untersucht. Diese wurden mit einem Extrakt aus Zigarettenrauch behandelt – einmal unter normalen Sauerstoffbedingungen von 21 Prozent, einmal unter Sauerstoffmangel mit nur ein Prozent.

Zigarettenrauch stört die mitochondriale Integrität

„Wir konnten beobachten, dass Zigarettenrauch die sogenannte mitochondriale Integrität stört, also die natürliche Funktionsweise der Mitochondrien stark beeinträchtigt“, so Dr. Yoshiyuki Henning, Postdoc am Institut für Physiologie am Universitätsklinikum Essen. Normalerweise würde in so einem Fall ein Notfallmechanismus anspringen. Dieser würde dazu führen, dass der Zuckerstoffwechsel, die sogenannte Glykolyse rapide ansteigt. Umso überraschender war es für die Wissenschaftler, dass dieser Mechanismus ausblieb. Stattdessen waren zwei Stoffwechselwege zur Energiegewinnung unter normalen Sauerstoffverhältnissen massiv gestört. Der Energiefluss ließ sich aber unter Sauerstoffmangel medikamentös wiederherstellen.

„Das ist für uns vor allem deshalb interessant, weil ein gestörter Energiestoffwechsel in den Netzhautzellen als eine zentrale Ursache für die altersbedingte Makuladegeneration vermutet wird“, erklären Dr. Gina-Eva Görtz, Wissenschaftlerin in der Klinik für Augenheilkunde und Dr. Johann Matschke, Leiter der Nachwuchsgruppe „Metabolismus und Strahlenantwort“ am Universitätsklinikum Essen. Das neue in-vitro-Modell erlaubt es den Wissenschaftlern nun, diesen Zusammenhang zukünftig weiter zu untersuchen.

Gefördert wurde das Projekt durch die Medizinische Fakultät der Universität Duisburg-Essen, die regelmäßig ein interdisziplinäres Winterseminar ausrichtet. Hier werden neue Projektideen entwickelt, interne Kooperationen angebahnt und durch ein Programm zur internen Forschungsförderung (IFORES) finanziell unterstützt.