Grauer Star: Ist eine Behandlung zukünftig ohne Operation möglich?

Forscher der National Institutes of Health (NIH) und ihre Mitarbeiter haben ein Protein namens RNF114 identifiziert, das Katarakt (grauer Star), eine Trübung der Augenlinse, die bei Menschen mit zunehmendem Alter häufig auftritt, rückgängig macht. Die Studie, die an 13-zeiligen Zieseln und Ratten durchgeführt wurde, könnte eine mögliche Strategie zur Behandlung von grauem Star, einer häufigen Ursache für Sehverlust, ohne Operation darstellen. Die Studie wurde im Journal of Clinical Investigation veröffentlicht.

Ziesel ideal geeignet, um eine Reihe von Augenkrankheiten zu untersuchen

„Wissenschaftler haben lange nach einer Alternative zur Kataraktoperation gesucht, die wirksam, aber nicht ohne Risiko ist. Der fehlende Zugang zu solchen Operationen ist in einigen Teilen der Welt ein Hindernis für die Versorgung, was dazu führt, dass unbehandelter grauer Star weltweit eine der Hauptursachen für Erblindung ist“, sagte Xingchao Shentu, M.D., Kataraktchirurg und Co-Studienleiter von der Zhejiang-Universität in China.

Diese neue Entdeckung war Teil einer laufenden Studie am National Eye Institute (NEI) des NIH, an der ein Winterschläfer aus der Ordnung der Säugetiere, das 13-Streifen-Ziesel, beteiligt war. Bei diesen Zieseln bestehen die lichtempfindlichen Fotorezeptorzellen in der Netzhaut hauptsächlich aus Zapfen, was das Ziesel für die Untersuchung von zapfenbezogenen Eigenschaften, wie z. B. das Farbsehen, nützlich macht. Darüber hinaus ist das Eichhörnchen aufgrund seiner Fähigkeit, monatelange Kälte und Stoffwechselbelastung während des Winterschlafs zu überstehen, ein Modell für Sehforscher, um eine Reihe von Augenkrankheiten zu untersuchen.

Mögliche Behandlungsstrategie bei grauem Star

Die Forscher fanden heraus, dass die Linsen des Ziesel während des Winterschlafs bei etwa 4 Grad Celsius trüb wurden, sich aber nach dem Wiedererwärmen schnell wieder transparent verhielten. Im Vergleich dazu entwickelten Nicht-Winterschläfer (in dieser Studie Ratten) bei niedrigen Temperaturen Katarakte, die sich jedoch nicht durch Wiedererwärmen auflösten. Die Kataraktbildung bei Tieren im Winterschlaf, die niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind, ist wahrscheinlich eine zelluläre Reaktion auf Kältestress und eine von vielen Veränderungen, die ihr Körper durchläuft, während sich ihr Gewebe an eisige Temperaturen und metabolischen Stress anpasst. Menschen entwickeln keine Katarakte, wenn sie niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind.

Das Verständnis der molekularen Ursachen dieses reversiblen Katarakts könnte laut Co-Leiter der Studie, Dr. Wei Li, leitender Forscher in der Abteilung für retinale Neurophysiologie des NEI, den Weg zu einer möglichen Behandlungsstrategie weisen. Die Hauptaufgabe der Linse besteht darin, Licht auf die Netzhaut im hinteren Teil des Auges zu fokussieren. Mit zunehmendem Alter bilden sich Katarakte, wenn sich Proteine in der Linse falsch falten und Cluster bilden, die das Licht blockieren, streuen und verzerren, wenn es durch die Linse fällt. Aus Gründen, die nicht klar sind, kann das Altern die Proteinhomöostase stören – ein Prozess, der das Gleichgewicht zwischen neu gebildeten Proteinen und dem Umsatz alter Proteine aufrechterhält. Um die reversiblen Katarakte des Ziesels auf molekularer Ebene zu untersuchen, entwickelte das Team ein Labor-basiertes Linsen-in-einer-Schale-Modell unter Verwendung von Stammzellen, die vom Li Lab am NEI aus Zieselzellen entwickelt wurden. Mit dieser Plattform konzentrierten sich die Forscher auf einen Teil eines umfangreichen Netzwerks, das die Proteinhomöostase unter anderem durch den Abbau alter Proteine aufrechterhält, das sogenannte Ubiquitin-Proteasom-System.

Präzisere Forschung nötig

Insbesondere war RNF114 während der Wiedererwärmung beim Ziesel im Vergleich zur Ratte, die sich nicht im Winterschlaf befand, signifikant erhöht. Es wurde bereits nachgewiesen, dass RNF114 dabei hilft, alte Proteine zu identifizieren und deren Abbau zu erleichtern. Um die Wirkung von RNF114 genauer zu untersuchen, wurde erneut ein Kataraktmodell (Ratte) ohne Winterschlaf verwendet, indem die Linsen bei 4 Grad Celsius inkubiert wurden. Normalerweise würden sich solche Katarakte nicht durch Wiedererwärmung auflösen. Wenn die Linsen jedoch mit RNF114 vorbehandelt wurden, kam es nach der Wiedererwärmung zu einer raschen Beseitigung des Katarakts.

Laut dem wissenschaftlichen Team sind diese Ergebnisse ein Beweis dafür, dass es möglich ist, bei Tieren eine Kataraktbeseitigung zu induzieren. In zukünftigen Studien muss der Prozess noch verfeinert werden, damit Wissenschaftler den spezifischen Proteinabbau stimulieren können, um zu sehen, wie die Proteinstabilität und der Proteinumsatz präzise reguliert werden können. Dieser Mechanismus sei auch ein wichtiger Faktor bei vielen neurodegenerativen Erkrankungen, so die Wissenschaftler.