Ophthalmologe 2013 · 110:346–352 DOI 10.1007/s00347-012-2752-3 Online publiziert: 16. Januar 2013 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013 F. Schütt 1 · S. Aretz 2 · G.U. Auffarth 1 · J. Kopitz 2 1 Augenklinik, Universität Heidelberg 2 Pathologie, Universität Heidelberg Rolle des Energiestoff- wechsels im retinalen Pigmentepithel Hintergrund Das Altern von postmitotischen Geweben wie dem retinalen Pigmentepithel (RPE) geht einerseits mit einer Abnahme der in- trazellulären Konzentration des universel- len Energieträgers Adenosintriphosphat (ATP) und anderseits mit zunehmender Schädigung durch oxidativen Stress ein- her. Die intrazellulären ATP-Spiegel sind im RPE von älteren Individuen (>60 Jah- re) gegenüber jüngeren um etwa 30% ver- mindert. Darüber hinaus werden im ge- alterten RPE vermehrt oxidative Prote- in- und DNA-Schädigungen nachgewie- sen [14, 16, 29]. Insgesamt scheinen eine eingeschränkte ATP-Produktion und zu- nehmender oxidativer Stress erheblich zur Entstehung altersbedingter Dysfunktio- nen in langlebigen postmitotischen Zel- len wie Neuronen, Skelettmuskelzellen, Kardiozyten, aber auch RPE-Zellen bei- zutragen. Es gibt eine Vielzahl von Hin- weisen, dass dies auch für die Entstehung von altersassoziierten Augenerkrankun- gen wie Glaukom, diabetische Retino- pathie oder altersabhängige Makuladege- neration (AMD), zutrifft [15]. Während beim Glaukom eine verminderte ATP- Produktion in Mitochondrien der retina- len Ganglionzellen nachgewiesen wurde [17], scheinen bei der diabetischen Reti- nopathie und bei der AMD Alterungspro- zesse im RPE im Vordergrund zu stehen [4, 16]. Dies steht in engem Zusammen- hang mit den essenziellen metabolischen Funktionen, die das RPE für die Funktion und das Überleben der retinalen Photore- zeptoren leistet [31]. Viele dieser essenziellen Aufgaben des RPE sind mit einem hohen ATP-Bedarf verbunden. Alle von den Photorezeptoren benötigten Nährstoffe müssen durch das RPE angeliefert werden, und vom Photo- rezeptor abgegebene Metaboliten werden wieder vom RPE zur Blutbahn zurück- transportiert. Es handelt sich dabei um einen transzellulären Transport, der zwar einen effizienten und sehr selektiven, auf die Bedürfnisse der Photorezeptoren zu- geschnittenen Stoffaustausch erlaubt, aber mit einem hohen ATP-Verbrauch verbun- den ist. Da Photorezeptoren nicht zur Re- generation des beim Sehprozess anfal- lenden all-trans-Retinal in der Lage sind, muss dessen Regeneration über den Re- tinalzyklus im RPE verwirklicht werden. Die dazu benötigten Enzymsysteme des RPE werden allosterisch durch ATP akti- viert [30]. Folglich wird diese RPE-Funk- tion ebenfalls durch den Energiestatus der RPE-Zelle beeinflusst. Auch die Phagozy- tose und der anschließende lysosomale Abbau von abgestoßenen Photorezeptor- außensegmenten durch das RPE sind mit einer komplexen Sequenz von ATP ver- brauchenden biochemischen Prozessen verbunden. Da sich RPE-Zellen nicht durch Zell- teilung erneuern können, sind durch Au- tophagie eingeleitete intrazelluläre Er- neuerungs- und Reparaturprozesse für die jahrzehntelange Aufrechterhaltung der zellulären Funktionen von grundle- gender Bedeutung [8, 10]. Auch die Auto- phagie ist wie die Phagozytose von hohen intrazellulären ATP-Konzentrationen ab- hängig [25]. Eine reduzierte Verfügbarkeit des zel- lulären Energieträgers ATP in gealterten Zellen ist hauptsächlich auf einen verlang- samten Elektronentransport in der mito- chondrialen Atmungskette zurückzufüh- ren. Nach einer Hypothese entsteht die- se fortschreitende Funktionseinschrän- kung durch oxidative Schädigung mito- chondrialer Bestandteile (Enzyme, mito- chondriale DNA, Membranlipide; [7]). In RPE-Zellen können neben der „intrinsi- schen“ Radikalproduktion in Mitochon- drien zusätzlich noch weitere Faktoren zum oxidativen Stress und zur mitochon- drialen Dysfunktion beitragen. Aufgrund der Lokalisation in der Retina in einer äu- ßerst sauerstoffreichen Umgebung und der gleichzeitigen Exposition gegenüber UV-Licht besteht per se ein hohes Risi- ko der Radikalbildung und daraus resul- tierender oxidativer Zellschädigung. Ein charakteristisches Kennzeichen gealterter RPE-Zellen ist die Bildung von Lipofus- zin-Granula, die in Gegenwart von UV- Licht durch die Bildung von freien Sauer- stoffradikalen massiv zur oxidativen Zell- schädigung beitragen können [18]. Wäh- rend diese Lipofuszin-induzierte Photo- toxizität wahrscheinlich eine bedeutsa- me Rolle in der Pathogenese der altersab- hängigen Makuladegeneration spielt [9, 16], stehen bei der diabetischen Retino- pathie durch erhöhte Glukosespiegel in- duzierte Ablagerungen („advanced glyca- tion end products“, AGE) im RPE im Ver- dacht, massiven oxidativen Stress auszu- Dieses Manuskript basiert auf einem Vortrag, gehalten auf dem DOG-Kongress 2011. 346 | Der Ophthalmologe 4 · 2013 Originalien