Eine versteckte Zellstörung könnte die Ursache für das Syndrom der trockenen Augen sein

Millionen Menschen leiden unter trockenen Augen, was zu Brennen, Rötungen und ständiger Augenermüdung führt, die sich mit der Zeit verschlimmern kann. Wissenschaftler glauben nun, dass das Problem tief im Inneren der Tränendrüsen beginnt, wo ein wichtiger zellulärer Reinigungsprozess nicht richtig funktioniert. Durch die Züchtung von Miniatur-Tränendrüsen aus Stammzellen konnten Forscher beobachten, was passiert, wenn dieses System zusammenbricht, was zu weniger schützenden Tränen und erhöhten Zellschäden führt.

Trockene Augen sind weit verbreitet

Schätzungsweise 5 bis 15 Prozent aller Menschen kämpfen mit trockenen Augen. Dieser als Dry-Eye-Syndrom (DED) bekannte Zustand entsteht, wenn die Tränendrüsen nicht genügend Tränenflüssigkeit produzieren oder wenn die Tränenflüssigkeit nicht die richtige Zusammensetzung aufweist, um das Auge feucht zu halten und zu schützen.

Mehrere Faktoren können zu diesem Problem beitragen, darunter Allergien, Autoimmunerkrankungen, hormonelle Veränderungen und der natürliche Alterungsprozess. Ohne angemessene Behandlung kann das Syndrom des trockenen Auges das Risiko für Augeninfektionen erhöhen und kleine Kratzer oder Schäden an der Augenoberfläche verursachen, die im Laufe der Zeit zu Sehstörungen führen können.

Tränen sorgen nicht nur dafür, dass die Augen feucht bleiben. Sie spülen auch Fremdkörper weg, liefern Nährstoffe und schützen vor Bakterien und anderen Krankheitserregern. Damit die Tränendrüsen richtig funktionieren, müssen die Zellen in ihrem Inneren gesund und gut organisiert bleiben. Forscher vermuten, dass dieses Gleichgewicht bei Menschen mit trockenen Augen gestört ist, was erklären könnte, warum die Tränenproduktion und -qualität abnehmen.

Autophagie – ein wichtiger Reinigungsprozess der Zellen

Ein Prozess, der vermutlich daran beteiligt ist, ist die Autophagie, ein natürliches System, mit dem Zellen beschädigte Proteine und abgenutzte Bestandteile aus ihrem Inneren entfernen. Die Autophagie wirkt wie ein Recycling- und Reinigungsprogramm und hilft den Zellen, über einen längeren Zeitraum funktionsfähig zu bleiben. Bei Menschen mit trockenen Augen scheint dieser Prozess in den Tränendrüsen beeinträchtigt zu sein, was möglicherweise zu einer schwächeren Drüsenfunktion und einer verminderten Tränenproduktion führt.

Züchtung menschlicher Tränendrüsen im Labor

Um besser zu verstehen, wie das Syndrom des trockenen Auges mit Autophagie zusammenhängt, und um mögliche neue Behandlungsmethoden zu erforschen, haben Sovan Sarkar und sein Team an der Universität Birmingham in Großbritannien aus Stammzellen Tränendrüsen-Organoide hergestellt. Organoide sind dreidimensionale, im Labor gezüchtete Strukturen, die in Struktur und Funktion echten menschlichen Organen sehr ähnlich sind. Diese Forschungsergebnisse wurden kürzlich in Stem Cell Reports veröffentlicht.

Die im Labor gezüchteten Tränendrüsen enthielten alle wichtigen Zelltypen, die in natürlichen Tränendrüsen zu finden sind, und waren in der Lage, Tränenproteine zu produzieren, die zur Befeuchtung des Auges und zur Vorbeugung von Infektionen benötigt werden. Damit waren die Organoide ein leistungsfähiges Werkzeug, um zu untersuchen, wie Tränendrüsen unter normalen und krankhaften Bedingungen funktionieren.

Was passiert, wenn die Zellreinigung versagt

Als die Forscher ein genetisches Werkzeug einsetzten, um die Autophagie in den Organoiden zu unterbinden, waren die Auswirkungen deutlich zu erkennen. Die normale Zellzusammensetzung in den Tränendrüsen wurde gestört, die Freisetzung von Tränenproteinen ging deutlich zurück und es starben mehr Zellen ab. Diese Veränderungen spiegeln genau das wider, was bei der Erkrankung des trockenen Auges geschieht, was die Annahme bestätigt, dass eine gestörte Autophagie eine zentrale Rolle spielt.

Das Team testete auch, ob bestimmte Verbindungen den Schaden verringern könnten. Behandlungen mit Nicotinamid-Mononukleotid (NMN) oder Melatonin verbesserten das Überleben der Zellen und trugen dazu bei, die Tränenproteinproduktion in den Organoiden mit Autophagie-Defizit wiederherzustellen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die gezielte Förderung der Zellgesundheit eine zukünftige Strategie zur Behandlung des Syndroms des trockenen Auges sein könnte.

Warum diese Entdeckung wichtig ist

„Autophagie ist für die ordnungsgemäße Gewebeentwicklung und Organfunktion unerlässlich. Hier liefern wir genetische Beweise dafür, dass Autophagie für die Entwicklung von Drüsengewebe erforderlich ist, indem wir Autophagie-defiziente menschliche embryonale Stammzellen verwenden, um Tränendrüsen mit Entwicklungs- und Funktionsstörungen zu erzeugen“, sagte Sovan Sarker.

Dieses neue, auf menschlichen Stammzellen basierende Tränendrüsenmodell bietet Forschern eine leicht zugängliche Möglichkeit, die Biologie der Tränendrüsen im Detail zu untersuchen. Es eröffnet auch die Möglichkeit zu testen, wie verschiedene Behandlungen die Tränenproduktion wiederherstellen und die Augengesundheit schützen können, was möglicherweise zu verbesserten Optionen für die Vorbeugung oder Behandlung von Trockenheitssyndromen führt.