Kann ein Stoffwechsel-Ungleichgewicht in der Netzhaut AMD begünstigen?

Für die Entstehung einer altersbedingten Makuladegeneration gibt es neben einer genetischen Veranlagung weitere mögliche Ursachen. Der wichtigste bekannte Auslöser ist oxidativer Stress. Deshalb können Antioxidantien wie Vitamin C und Vitamin E, aber auch Zink sowie die Carotinoide Lutein und Zeaxanthin das Risiko für eine AMD senken.

Dieser oxidative Stress kann beispielsweise durch

• Rauchen,
• eine übermäßige UV-Lichtexposition,
• entzündungsfördernde Botenstoffe (Zytokine) oder
• einen erhöhten Homocystein-Spiegel

entstehen. Er kann Schäden an den Mitochondrien verursachen, den Kraftwerken der Zellen.

In einem aktuellen Übersichtsartikel beschäftigten sich chinesische Forscher damit, wie genau sich diese Schäden auf den Stoffwechsel im Auge auswirken. Eine Erkenntnis ihrer Arbeit: Werden die Mitochondrien in den Zellen der Pigmentschicht des Auges geschädigt, kommt es hier zu einer sogenannten metabolischen Umprogrammierung. Das bedeutet, die Zellen der Pigmentschicht schalten auf eine alternative Art der Energiegewinnung um, der sogenannten aeroben Glykolyse. Sie läuft im Zytoplasma der Zellen ab – also außerhalb der Mitochondrien.

Dabei verbrauchen sie einen großen Teil der verfügbaren Glukose – und stören somit das Stoffwechselgleichgewicht zwischen der Pigmentschicht und den Photorezeptoren, also den Sinneszellen (Stäbchen und Zapfen). Denn diese sind für ihre Energieversorgung und Regeneration ebenfalls auf Glukose angewiesen. Zudem entsteht durch die Umprogrammierung vermehrt Laktat (Milchsäure), das nicht ausreichend abgebaut werden kann. Das Milieu säuert sich an, in der Folge verändern sich die Photorezeptoren krankhaft oder sterben sogar ab. Insbesondere im Bereich des scharfen Sehens können dadurch sogenannte blinde Flecken entstehen, die typisch sind für eine AMD.

Zellen nutzen den Zucker Glukose, um daraus Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) zu gewinnen. Normalerweise bauen sie die Glukose in der sogenannten Glykolyse in mehreren Schritten in verschiedene Bestandteile um, die schließlich zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser abgebaut werden. Dieser sogenannte Citrat-Zyklus läuft in den Mitochondrien, den „Kraftwerken“ der Zelle, ab und funktioniert nur in Anwesenheit von Sauerstoff.

Wenn wenig oder kein Sauerstoff vorhanden ist, wird die Glukose vergoren beziehungsweise in der anaeroben Glykolyse verstoffwechselt: Das bedeutet, dass die Zwischenprodukte zu Milchsäure (Laktat) abgebaut werden. Dieser Weg stellt Energie schneller bereit, hat aber eine schlechtere Ausbeute als der Abbau mithilfe von Sauerstoff.

Unsere Netzhaut gehört zu den Geweben mit einem hohen Energiebedarf. Gleichzeitig benötigen die Sinneszellen (Photorezeptoren) viele Bausteine, um die durch den Sehprozess verbrauchten Bestandteile zu regenerieren. Um diese Bausteine zu gewinnen, betreiben die Photorezeptoren auch in Anwesenheit von Sauerstoff größtenteils die Glykolyse bis hin zum Laktat, die dann als aerobe Glykolyse bezeichnet wird. Insgesamt werden über 80 Prozent der verbrauchten Glukose in Milchsäure umgesetzt.

Das in den Sinneszellen anfallende Laktat wird zu den Zellen der retinalen Pigmentschicht (RPE) transportiert und fließt dort – nach Umwandlung – in den Citratzyklus ein.

Hauptmerkmale der altersbedingten Makuladegeneration sind eine Funktionsstörung des retinalen Pigmentepithels (RPE) und eine Degeneration, also die negative strukturelle Veränderung, der Photorezeptoren.

Wie eine Studie feststellte, kann eine altersbedingte entzündliche Stoffwechsellage – ebenso wie oxidativer Stress – die metabolische Umprogrammierung auslösen. Sie führt dazu, dass vermehrt entzündungsfördernde Botenstoffe (Zytokine) im Körper auftreten. Dies wird als wichtiger Faktor für den Beginn und die Entwicklung der AMD angesehen. Denn eine Laborstudie zeigte, dass RPE-Zellen unter dem Einfluss entzündungsfördernder Botenstoffe verstärkt Glukose verbrauchten und vermehrt Laktat produzierten.

Infolge der Mitochondrien-Schädigung und der metabolischen Umprogrammierung sterben Zellen der Pigmentschicht und Sinneszellen ab. Dadurch kommt es zur nachlassenden Sehkraft bei der AMD, wie der Fachartikel betont.

Die metabolische Umprogrammierung scheint also eine Schlüsselrolle bei der Entstehung verschiedener Augenerkrankungen zu spielen. Dazu gehören unter anderem die diabetische Retinopathie (Diabetes-bedingte Schädigung der Netzhaut) und eben die altersbedingte Makuladegeneration (AMD).

Forschende stellten zudem fest, dass unter anderem auch ein Überschuss an Homocystein sich negativ auf die die Strukturen der Netzhaut auswirken kann.

Ein zu hoher Homocystein-Spiegel kann oxidativen Stress auslösen und dazu führen, dass sich die Gefäßwände entzünden. Das verursacht Durchblutungsstörungen und erhöht das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Aber auch in kleinen Blutgefäßen wie im Auge machen sich diese negativ bemerkbar.

Obendrein wird dadurch die Barrierefunktion der Blut-Retina-Schranke gestört. Diese Schranke reguliert den Stoffaustausch zwischen dem Blut (in der Aderhaut) und der Netzhaut, um das Eindringen potenziell schädlicher Substanzen in das empfindliche Netzhautgewebe zu verhindern. Fachleute sehen die Störung der Barrierefunktion als den wichtigsten zugrunde liegenden Mechanismus bei Homocystein-bedingten Netzhauterkrankungen an.

Dass ein erhöhter Homocystein- und ein erniedrigter Vitamin-B12-Spiegel mit einer altersbedingten Makuladegeneration einhergehen, haben mehrere Studien und Übersichtsarbeiten belegt. In einer Untersuchung hatten AMD-Betroffene im Mittel 2,67 Mikromol Homocystein mehr pro Liter Blut (μmol/L) als die Kontrollen. Gleichzeitig ging hier der Befund „zu viel Homocystein“ (Hyperhomocysteinämie) mit erniedrigten Werten für Vitamin B12 und teilweise – vor allem bei der feuchten Form – mit verringerten Folsäure-Werten einher.

Generell sind erhöhte Homocystein-Werte in der alternden Bevölkerung weit verbreitet und besonders häufig bei Patienten mit altersbedingten Erkrankungen. Dies führen Fachleute auf eine verminderte Aufnahme von Mikronährstoffen und einen altersbedingten Rückgang der Stoffwechselfunktionen zurück.

Oxidativer Stress ist ein wichtiger Risikofaktor für die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) und weitere Augenerkrankungen. Er kann unter anderem durch zu viel UV-Strahlung, Rauchen und einen zu hohen Homocystein-Spiegel ausgelöst werden.

Werden die Kraftwerke der Zellen, die Mitochondrien, in der Pigmentschicht des Auges geschädigt, kommt es zu einer metabolischen Umprogrammierung: Die Zellen bevorzugen dann – trotz Anwesenheit von Sauerstoff – die sogenannte aerobe Glykolyse anstatt des Citratzyklus zur Energiegewinnung. Dadurch steht den Sinneszellen in der Netzhaut (Stäbchen und Zapfen), den Photorezeptoren, nicht genügend Glukose als Ausgangsmaterial für ihre eigene aerobe Glykolyse und für Regenerationsprozesse zur Verfügung. Zudem säuert das reichlich entstehende Laktat das Milieu in der Netzhaut an.

In der Folge verändern sich die Sinneszellen krankhaft und sterben ab. Dadurch entstehen blinde Flecken – insbesondere im Bereich des schärften Sehens – und eine AMD entwickelt sich beziehungsweise schreitet fort.

Die drei B-Vitamine Folsäure, Vitamin B6 und B12 können einen zu hohen Homocystein-Spiegel senken. Deshalb ist eine ausreichende Versorgung mit diesen drei Mikronährstoffen ein Baustein bei der Vorbeugung einer AMD.