Neue Studie deckt auf, wie Gene die Alterung der Netzhaut und die Gesundheit des Gehirns beeinflussen

Veränderungen des Sehvermögens sind ein unvermeidlicher Teil des Alterns, aber warum sind manche anfälliger für altersbedingte Augenkrankheiten, und warum erleben manche Menschen einen stärkeren Rückgang als andere? Neue Forschungsergebnisse des Jackson Laboratory (JAX) zeigen, dass die Genetik eine Schlüsselrolle dabei spielt, wie das Auge altert, wobei unterschiedliche genetische Hintergründe die Netzhautalterung auf unterschiedliche Weise beeinflussen.

Die in Molecular Neurodegeneration veröffentlichte Studie untersuchte altersbedingte Veränderungen in Genen und Proteinen der Netzhaut von neun Mäusestämmen, wobei die beim Menschen festgestellte genetische Variabilität nachgeahmt wurde. Während alle Mäuse die erwarteten Alterserscheinungen zeigten, variierten Schweregrad und Art dieser Veränderungen zwischen den neun Stämmen erheblich.

Ein genauerer Ansatz zur Modellierung der Augenalterung

Traditionell stützten sich Studien zur Netzhautalterung und -erkrankung auf einen einzigen Stamm genetisch identischer Mäuse, was die Fähigkeit der Forscher einschränkte, die Rolle der genetischen Variation zu verstehen. „Die Herausforderung bei der Erforschung altersbedingter Augenkrankheiten besteht darin, dass der Alterungsprozess heterogen ist“, sagte Gareth Howell, Professor und Inhaber des Diana Davis Spencer Foundation Chair for Glaucoma Research am JAX, der die Forschung leitete. „Die Beobachtung, wie der Alterungsprozess bei einer Mäusestamm verläuft, ist möglicherweise nicht für alle Mäuse – oder Menschen – relevant. Um die Einschränkungen früherer Studien zu überwinden, wollten wir wissen, wie der genetische Kontext den Alterungsprozess der Netzhaut beeinflusst.“

In seiner Arbeit nutzten Howell und sein Team neun Mäusestämme mit unterschiedlichem genetischem Hintergrund, die die menschliche Variabilität besser widerspiegeln sollten, und generierten Daten zu altersbedingten genetischen und molekularen Veränderungen bei jungen und alten Mäusen. Da ihr Datensatz nun öffentlich verfügbar ist, hoffen Howell und sein Team, dass ihre Erkenntnisse anderen Wissenschaftlern bei der Erforschung von Alterungsprozessen und Sehverlust helfen werden – eine Arbeit, die auch den Nutzen des Auges als Fenster zum Gehirn verbessern könnte, um neurologische Beeinträchtigungen vorherzusagen.

Gen- und Proteinanalysen, um Augenkrankheiten zu prognostizieren

Eine der wichtigsten Entdeckungen der Studie war die Identifizierung von zwei Mausstämmen, die menschliche Netzhauterkrankungen sehr gut nachahmen. Bei Augenuntersuchungen – wie sie ein Mensch bei einem routinemäßigen Termin beim Augenarzt durchlaufen würde – stellten die Forscher fest, dass der Watkins-Star-Line-B-Stamm (WSB) Merkmale der altersbedingten Makuladegeneration und der Retinitis pigmentosa, einer seltenen erblichen Form der Blindheit, entwickelte, während der New Zealand Obese-Stamm (NZO), der für seine schwere Fettleibigkeit und Diabetes bekannt ist, eine diabetische Retinopathie entwickelte. Darüber hinaus sagten Gen- und Proteinanalysen bei beiden Mäusestämmen voraus, dass sie gemeinsame altersbedingte Augenkrankheiten entwickeln würden. „Es war vielversprechend zu sehen, dass die von uns generierten molekularen Daten spezifische Netzhautzellanomalien bei diesen beiden Stämmen vorhersagten“, sagte Olivia Marola, Postdoktorandin bei JAX und Mitautorin der neuen Veröffentlichung.“ Als sie einzigartige Veränderungen in den retinalen Ganglienzellen von NZO auf molekularer Ebene sahen, stellten die Forscher tatsächlich drastische funktionelle Veränderungen in diesen Zellen fest.

Diese Modelle werden es Forschern ermöglichen, den Verlauf dieser Krankheiten zu untersuchen und potenzielle Behandlungsmethoden zu erforschen, erklärte Michael MacLean, Postdoktorand und einer der Erstautoren der Arbeit. Es könnte auch anderen Wissenschaftlern bei der Auswahl der Mausmodelle helfen, die sie in ihrer eigenen altersbezogenen Arbeit verwenden möchten, oder weitere Studien durchführen, um einzelne Gene zu identifizieren, die mit beschleunigter Augenalterung und Augenkrankheiten wie grauer Star, grüner Star, Makuladegeneration und diabetischer Retinopathie in Verbindung stehen. Über die Sehforschung hinaus könnte diese Studie umfassendere Auswirkungen auf neurodegenerative Erkrankungen haben. Da die Netzhaut eine direkte Verlängerung des Gehirns ist, könnte das Verständnis ihres Alterungsprozesses Aufschluss über Erkrankungen wie Alzheimer und andere Formen von Demenz geben.