Eine neue Studie bietet eine Erklärung dafür, wie jahrelange chronische Sonneneinstrahlung das Risiko für Katarakt erhöhen kann, eine Trübung der Augenlinse, die typischerweise mit dem Altern auftritt. Die Studie stellt einen Zusammenhang zwischen den schädlichen Strahlen der Sonne und einem Prozess namens oxidativer Stress her. Es wurde teilweise vom National Eye Institute (NEI) finanziert.
Es ist bekannt, dass die Exposition gegenüber ultraviolettem (UV) Licht der Sonne Hautschäden verursachen kann. Viele Studien zeigen jedoch, dass UV-Licht auch das Risiko für Katarakt und andere Augenerkrankungen erhöhen kann.
Oxidativer Stress bezieht sich auf schädliche chemische Reaktionen, die auftreten können, wenn unsere Zellen Sauerstoff und andere Brennstoffe zur Energieerzeugung verbrauchen. Es ist eine unglückliche Folge des Lebens, aber es wird auch als ein wichtiger Faktor für normales Altern und altersbedingte Krankheiten angesehen – einschließlich Kataraktbildung in der Linse.
Die Zellen in der Linse enthalten hauptsächlich Wasser und Proteine und es fehlen die Organellen (wörtlich „winzige Organe“), die normalerweise in anderen Zellen vorkommen. Diese ungewöhnliche Zusammensetzung von Linsenzellen macht die Linse transparent, einzigartig in der Lage, Licht zu übertragen und es auf die Netzhaut am Augenhintergrund zu fokussieren. Wenn sich ein Katarakt bildet, zeigen die Proteine in den Linsenzellen Anzeichen von oxidativen Schäden, und sie verklumpen schließlich und streuen Licht, anstatt es zu übertragen. Die Theorie besagt also, dass oxidativer Stress (oder ähnliches) dafür verantwortlich ist, die ordentlich geordneten Proteine in der Linse zu zerstören und einen Katarakt zu erzeugen.
Die Theorie mag einfach klingen, aber es gibt eine rätselhafte Tatsache, die nicht passt: Die ältesten Zellen in der Linse sind nicht nur frei von den Organellen, die die meisten anderen Zellen am Leben halten und funktionieren, sie bekommen auch wenig bis gar keinen Sauerstoff. Wie können sie also unter oxidativem Stress leiden?
Die neue Studie, die von Forschern der Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio, geleitet wurde, legt nahe, dass UV-Licht eine Antwort geben könnte. Die Studie zeigt, dass UV-Licht Linsenproteine auf eine bestimmte Weise schädigen kann (Glykation genannt), die typischerweise bei Katarakt und in durch oxidativen Stress geschädigten Zellen auftritt. Mit anderen Worten, UV-Licht kann Sauerstoff ersetzen, um schädliche oxidative Reaktionen in der Linse auszulösen.
Frühere Studien haben diese Theorie unterstützt. Aber das Case Western-Team hat eine detaillierte Play-by-play der chemischen Veränderungen in der Linse durch UV-Licht induziert enthüllt.
Viele klinische Studien, einschließlich einer NEI-finanzierten Studie von Fischern in der Chesapeake Bay, haben auf UV-Licht-Exposition als Risikofaktor für altersbedingte Katarakt hingewiesen. UV-Lichtstrahlen sind unsichtbar und haben kürzere Wellenlängen als sichtbares Licht. In der Erdatmosphäre gibt es UV-Licht in zwei Varianten: UVA und UVB. Ihre relativen Beiträge zum grauen Star bleiben unklar, aber UVA dringt tiefer in den Körper ein und erreicht möglicherweise eher die Linse. Die National Eye Health Education Partnership (NEHEP) von NEI empfiehlt das Tragen einer Sonnenbrille mit UVA- und UVB-Schutz, um Ihre Augen vor der Sonne zu schützen. Ein Hut kann auch helfen.
„UV-Licht steht seit langem im Verdacht, eine Rolle bei der Kataraktbildung zu spielen, aber der Mechanismus war nicht klar“, sagte Ram Nagaraj, Ph.D., leitender Autor der Studie und Professor für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaften bei Case Western.
Dr. Nagaraj und seine Kollegen testeten die Auswirkungen von UVA-Licht auf Proteine und Chemikalien in Linsenzellen. Sie fanden heraus, dass UVA-Licht in Abwesenheit von Sauerstoff eine Kettenreaktion auslösen kann, die mit Aminosäurederivaten namens Kynureninen beginnt und mit Proteinglykation in der Linse endet. In früheren Arbeiten zeigten sie auch, dass Mäuse, die gentechnisch verändert wurden, um Kynurenine zu überproduzieren, im Alter von 3 Monaten Katarakt entwickeln. In der aktuellen Studie, als Linsen von diesen Mäusen 2 Stunden intensivem UVA-Licht ausgesetzt wurden, akkumulierten sie beschädigte (glykierte) Proteine.
„Unsere Studie zeigt, wie UV-Licht die Kataraktentwicklung fördern kann, und bekräftigt die Bedeutung des Tragens einer Sonnenbrille, um Ihre Augen vor den schädlichen Sonnenstrahlen zu schützen“, sagte Dr. Nagaraj.
Leider fanden die Forscher heraus, dass ein natürliches Antioxidans im Auge und anderen Geweben, Glutathion genannt, wenig Schutz vor den schädlichen Auswirkungen von UV-Licht bot. Mehrere klinische Studien haben das Potenzial für antioxidative Ergänzungen getestet, um altersbedingten Katarakt zu verhindern oder zu verlangsamen, mit gemischten Ergebnissen.
Insgesamt ist es notwendig, besser zu verstehen, inwieweit natürliche Antioxidantien oder andere Mechanismen in der Linse einen gewissen Schutz vor der Sonne bieten könnten, sagte Houmam Araj, Ph.D., der Programme zu Linsen-, Katarakt- und okulomotorischen Systemen am NEI überwacht. Ein solcher Mechanismus umfasst Proteine, sogenannte Chaperone, die dazu beitragen können, dass beschädigte Proteine nicht zusammenklumpen.
„Wann funktionieren diese Mechanismen im Objektiv und wann versagen sie? Die Beantwortung dieser Fragen könnte zu medikamentösen Behandlungen zur Vorbeugung von Katarakt und vielleicht sogar zu Hautkrebs führen „, sagte Dr. Sagte Araj. „Das Auge und die Linse bieten ein nützliches, zugängliches System, um allgemeine Gegenmaßnahmen zu untersuchen, die der Körper zur Abwehr von UV-Strahlung haben könnte.“
Die aktuelle Studie wurde in Zusammenarbeit mit dem Iladevi Cataract and IOL Research Center in Ahmedabad, Indien, durchgeführt. Es wurde von NEI (Zuschüsse EY022061, EY023286, EY011373 und EY007099), Research to Prevent Blindness und der Ohio Lions Eye Research Foundation finanziert.
Referenz:
Linetsky M, Raghavan CT et al. „UVA-Licht-angeregte Kynurenine oxidieren Ascorbat und modifizieren Linsenproteine durch die Bildung fortschrittlicher Glykationsendprodukte: Auswirkungen auf die Alterung der menschlichen Linse und die Kataraktbildung.“ Zeitschrift für biologische Chemie, Mai 2014. Ursprungsbezeichnung: 10.1074/jbc.M114.554410. Pubmed
NEI leitet die Forschung der Bundesregierung zum visuellen System und zu Augenkrankheiten. NEI unterstützt grundlegende und klinische Wissenschaftsprogramme, die zur Entwicklung von sehschonenden Behandlungen führen. Weitere Informationen finden Sie unter http://www.nei.nih.gov.