Retina Suisse
Die Selbsthilfeorganisation von Menschen mit Retinitis pigmentosa (RP), Makuladegeneration, Usher-Syndrom und anderen degenerativen Netzhauterkrankungen
Retina Suisse Journal

Ausgabe 4/2003-1/2004

Schädigung der Netzhaut durch blaues Licht

* Prof. Dr. med. Charlotte E. Remé, Dr. Farhad
  Hafezi, Laboratorium für Zellbiologie der
  Netzhaut, Universitäts-Augenklinik, Zürich

Es ist fast eine Binsenweisheit, dass Licht für alles
Leben auf der Erde unerlässlich ist, weniger
bekannt ist dagegen, dass bestimmte «Farben»
(Wellenlängen) des Lichts das Auge von Mensch
und Tier gefährden können. Für das menschliche
Auge wahrnehmbares Licht nimmt einen sehr
kleinen Teil des gesamten elektromagnetischen
Spektrums ein und kurzwelliges blaues Licht umfasst
etwa 1/6 des sichtbaren Bereichs. Aber
gerade das energiereiche blaue Licht ist es, das
die Netzhaut und das retinale Pigmentepithel
irreversibel schädigen kann.

Gesetze der Photochemie und Transmission
der optischen Medien des Auges.

Das erste Gesetz der Photochemie besagt, dass
nur Licht, das von einem Molekül absorbiert
wird, eine photochemische Wirkung auf dieses
Molekül ausüben kann. Auf biologische Gewebe
bzw. das Auge bezogen bedeutet dies, dass nur
diejenigen Gewebe, die Licht eines bestimmten
spektralen Bereichs absorbieren, von diesem verändert
(geschädigt) werden. Daher ist es unerlässlich,
Transmission und Absorption von Augengeweben
zu kennen, wenn von Lichtschäden
die Rede ist.
Während die Hornhaut überwiegend kurzwelliges
ultraviolettes Licht (UVC und UVB) absorbiert,
gelangt ein Teil von UVB sowie UVA bis zur
Linse und wird dort aufgenommen. Sichtbares
Licht von 400 bis 700 nm ist dasjenige, welches
die Sinneszellen der Netzhaut erreicht und dort
den Sehreiz auslöst. Das meiste infrarote Licht
wird wiederum von den optischen Medien vor
der Netzhaut abgefangen. Wichtig für den
Augenarzt und den Sinnesphysiologen ist die
Beobachtung, dass sich mit dem Alter die Transmission
der optischen Medien qualitativ und
quantitativ verändert, überwiegend bedingt
durch molekulare Veränderungen in der Linse,
die unter Licht- und UV-Einfluss die gelben Lin-
senpigmente bildet und damit vermehrt blaues
Licht von der Netzhaut abhält.

Lichtschäden von Netzhaut und
Pigmentepithel.

Die Möglichkeit, dass sichtbares Licht die
menschliche Netzhaut schädigen kann, ist schon
seit fast hundert Jahren bekannt, sogar aus der
Antike sind anekdotische Berichte überliefert.
Systematische tierexperimentelle Studien begannen
nach Werner Noells grundlegender Entdeckung
von Schäden durch weisses Fluoreszenzlicht
in Laboratoriumstieren. Auch Blaulicht-
Schäden, der sogenannte «blue light hazard» in
der angelsächsischen Literatur, sind schon vielfach
beschrieben worden.

Heutiger Stand des Wissens.

Bereits in frühen Studien wurde das Stäbchenpigment
Rhodopsin als Vermittler des Lichtschadens
indirekt gezeigt. Unser Labor konnte dann
eindeutig beweisen, dass in der Tat das Rhodopsin
für das Sterben der Photorezeptoren durch
Licht verantwortlich ist. Wird nach Belichtung die
Regeneration des Sehpigments im Zuge des visuellen
Zyklus blockiert, zum Beispiel durch das
Narkose-Gas Halothan, so entstehen keine Lichtschäden.
Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn
der visuelle Zyklus verlangsamt oder unterbro-
chen wird. Umgekehrt ist die Schadensanfälligkeit
deutlich erhöht, wenn die Regeneration des
Sehpigments rasch erfolgt.

Blaulichtschäden der Netzhaut.

Wie kann das Stäbchenpigment Rhodopsin, dessen
Absorptionsmaximum bei 500 nm liegt, dennoch
Blaulichtschäden vermitteln? Warum bewirkt
im Gegensatz dazu grünes Licht, das im
Bereich des Absorptionsmaximums der Stäbchen
liegt, keine Schäden? Der scheinbare Widerspruch
löst sich, wenn man die Photochemie zu
Hilfe nimmt. Grünes Licht «bleicht» sehr rasch
das Rhodopsin, das zerfällt, im Photorezeptor
den Sehreiz auslöst, in das Pigmentepithel transportiert
wird und im Zuge des visuellen Zyklus
regeneriert. Das heisst, potentiell schädliche Zerfallsprodukte
des Rhodopsins verlassen rasch
den Photorezeptor. Ganz anders verhält es sich
mit dem blauen Licht. Das Rhodopsinmolekül
wird «gebleicht» wie nach Belichtung mit grünem
oder weissem Licht, nur deutlich langsamer.
Was passiert also, wenn energiereiches,
blaues Licht auf die Netzhaut trifft?
Das Rhodopsin wird relativ langsam gebleicht,
die entstehenden Zwischenprodukte können
ihrerseits blaues Licht absorbieren und in ein rhodopsin-
ähnliches Molekül «zurückverwandelt»
werden, das wiederum durch Blauabsorption
gebleicht wird. Es bildet sich ein in diesem Zusammenhang
als «bösartig» zu bezeichnender
Zirkel, der es ermöglicht, dass photochemische
Produkte ein Todessignal an die Gene der Sinneszellen
senden. Man beobachtet den Zelltod durch
Apoptose. Nur das energiereiche, blaue Licht vermag
diesen tödlichen Zirkel auszulösen.
Unsere Studien an transgenen Mäusen, denen
verschiedene Komponenten der sogenannten
Phototransduktion, der Bildung des Sehreizes,
fehlen, konnten zeigen, dass die Blaulichtschäden
unabhängig vom Sehreiz entstehen. Zwar ist
das Rhodopsinmolekül der entscheidende Vermittler,
ohne den es keine Schäden gibt, aber die
Phototransduktion vermittelt diese Schäden
nicht.

Blaulichtschäden des retinalen Pigmentepithels.

Was bewirkt nun blaues Licht im retinalen Pigmentepithel?
Auch hier finden sich Lichtsensoren,
die einen Schaden auslösen können. Indirekte
Hinweise belegen, dass die Lichtsensoren
aufgrund ihrer Eigenschaften zur Entstehung der
altersabhängigen Makuladegeneration beitragen.
Das Alterspigment Lipofuszin akkumuliert
im Laufe des Lebens in den Pigmentepithel-Zel-
len, ganz besonders im Bereich der Makula. Lipofuszin
nun absorbiert blaues Licht und generiert
dadurch toxische Photoprodukte, welche die Zellfunktion
schädigen und zur Expression entzündlicher
und angiogener Zytokine führt. Melanin
spielt wahrscheinlich eine Doppelrolle, indem es
einerseits Licht absorbiert und dadurch die Photorezeptoren
schützen kann und andererseits
ähnlich wie Lipofuszin ein lichtabhängiger Generator
von Radikalen ist. Besondere Bedeutung
kommt einer Retinoid-Komponente des Lipofuszins
zu, dem A2E (N – Retinyl – N – Retinylidene
Ethanolamin). A2E trägt zur Autofluoreszenz des
Pigmentepithels bei, die in Form einer in vivo
Messung als wichtiger prognostischer und diagnostischer
Faktor bei AMD genutzt wird. A2E inhibiert
essentielle zelluläre Funktionen und löst
den apoptotischen Tod der Pigmentepithel-Zellen
aus. Sehr wichtig ist die Beobachtung, dass auch
A2E blaues Licht absorbiert und dadurch Zellschäden
deutlich verstärkt werden.
Endogene und exogene Schutzfaktoren: Aufgrund
der hohen Gefährdung von Netzhaut und
Pigmentepithel durch Lichtbelastung einerseits
und hohe Sauerstoffsättigung andererseits (neben
dem Gehirn zeigen die Photorezeptoren den
höchsten Sauerstoffverbrauch des Körpers) besitzen
die Zellen verschiedene antioxidative und
antiapoptotische Schutzsysteme. Die Makula enthält
ausserdem das «gelbe Pigment», Lutein und
Zeaxanthin, dem sie den Namen Makula lutea
verdankt. Diese Schutzsysteme sind jedoch in
verschiedener Stärke ausgeprägt und können mit
zunehmendem Alter abnehmen, sodass die Entstehung
degenerativer Netzhauterkrankungen
begünstigt wird. So bietet es sich an, die Schutzsysteme
im Sinne von Prophylaxe und Therapie
zu ergänzen.

Ausblick.

Ausführliche anatomische Studien an menschlichen
Augen konnten belegen, dass in den zentralen
28 Grad der Retina mit dem Alter ein etwa
30%iger Stäbchenverlust eintritt, wogegen die
zentralen Zapfen viel länger überleben. Bei AMD
ist dieser Stäbchenverlust ein frühes Ereignis und
stärker ausgeprägt als in normalen, altersgleichen
Augen. Daher könnte der frühe Zelltod der
Stäbchen ein wichtiges pathogenetisches Ereignis
bei AMD sein. Auch im Lipofuszin des Pigmentepithels
liegt eine signifikante pathogenetische
Komponente, die zu Störungen und Tod der
Pigmentepithel-Zellen führen kann. Sowohl Stäbchen
als auch Pigmentepithel-Zellen sind besonders
schadensanfällig durch blaues Licht.
Ein neuartiger, vielversprechender Ansatz ist die
Entwicklung einer intraokularen Linse, die einen
Blau-Blocker enthält und somit die Netzhaut und
das Pigmentepithel vor den gefährlichen energiereichen
Strahlen schützen kann. Die menschliche
Linse absorbiert mit zunehmendem Alter
vermehrt Blaulicht und hält es so von der Netzhaut
fern. Ein Blaufilter ist daher von grossem
Nutzen nicht nur für junge sondern auch ältere
Augen, denen die eigene Linse wegen einer
Katarakt (grauer Star) entfernt werden muss.
Auch der subjektive Komfort der Patienten wird
erhöht sein, da Blendungserscheinungen und
verändertes Farbsehen in wesentlich geringerem
Masse auftreten werden als nach Implantation
einer filterlosen intraokularen Linse.
Literatur: Auf Verlangen bei Retina Suisse erhältlich
Hinweis der Redaktion:
Falls Sie sich einer Grauen-Star-Operation unterziehen
müssen, besprechen Sie diesen Aspekt
(Schutz vor dem Licht) unbedingt mit Ihrem
Augenarzt!

Bardet-Biedl-Syndrom.

Das Bardet-Biedl-Syndrom, auch Laurence-Moon-
Bardet-Biedl-Syndrom genannt, trägt diese Bezeichnungen
nach dem französischen Arzt G. Bardet,
dem Prager Pathologen und Endokrinologen
A. Biedl, dem britischen Diabetologen R. D. Laurence
und dem britischen Augenarzt R. G. Moon.
Als Bardet-Biedl-Syndrom (BBS) bezeichnet man
ein Krankheitsbild, das mehrere Merkmale
(Symptome) aufweisen kann. Neben einer rasch
fortschreitenden Retinitis pigmentosa (RP) können
zahlreiche weitere Komplikationen in unterschiedlicher
Kombination und mit verschiedenem
Schweregrad vorkommen. Dazu gehören:
- überzählige Finger und/oder Zehen (Polydactylie),
die in der Regel im Kindesalter entfernt
werden. Durch dieses Begleitmerkmal wird
das BBS frühzeitig erkannt;
- eine unterschiedlich ausgeprägte, bereits im
Kleinkindalter auftretende Fettleibigkeit (Adipositas);
- geistige Entwicklungsverzögerung (mentale
Retardierung); auch bei normaler Intelligenz
sind die Betroffenen häufig antriebsarm, langsam,
emotional unreif;
- eine Unterentwicklung der Geschlechtsteile
(Genitalhypoplasie, häufiger bei männlichen
Betroffenen);
- Nierenerkrankungen, die von unterschiedlicher
Art sein können.
Sehr viel seltener kommen noch weitere Symptome
hinzu, zum Beispiel Herzmissbildungen,
Leberfunktionsstörungen, Morbus Hirschsprung,
Diabetes mellitus, Sprachstörungen (Disgrammatismus).
Verlauf
Die Sehstörungen beginnen in der Regel im Kindergarten-
bzw. Grundschulalter und können
sich auf unterschiedliche Weise bemerkbar machen.
Je nachdem, ob die Degeneration als Stäbchen-
Zapfen-Form mit dem typischen Verlauf einer
Retinitis pigmentosa beginnt oder als Zapfen-
Stäbchen-Form (gelegentlich als «inverse RP»
bezeichnet) in der Netzhautmitte als Zentralskotom
beginnt, stehen eine zunehmende Gesichtsfeldeinschränkung
bis hin zum «Tunnelblick»
oder sich früh bemerkbar machende Einschränkung
des zentralen Sehens im Vordergrund.
Abhängig von den zuerst betroffenen Rezeptorzelltypen
(Zapfen oder Stäbchen) ist auch der
Schweregrad der Beeinträchtigung.
Die Blendempfindlichkeit ist erhöht und eine
Anpassung an sich verändernde Lichtverhältnisse
wird zunehmend schwieriger. Dazu kommen
Nachtsehprobleme bis hin zur Nachtblindheit.
Diese Symptome sind typisch für Netzhauterkrankungen,
die hauptsächlich die Stäbchen betreffen.
Eine Störung des Farbsehens tritt auf bei
vorwiegend die Zapfen betreffenden Netzhautdystrophien:
Helle Farben werden nur noch
schlecht unterschieden. Auch die Sehschärfe (Visus)
ist in diesen Fällen früher vermindert und
fällt langsam auf etwa 10 Prozent Restsehvermögen.
Schielen (Strabismus) und Augenzittern
(Nystagmus) kommen häufig hinzu.

Auffälligkeiten im motorischen und emotionalen Bereich.

Viele BBS-Patienten fallen auf durch Bewegungsarmut,
schwerfällige, plumpe, ungelenke, verlangsamte,
kraftarme, ängstlich-verkrampfte
Bewegungen. Sie zeigen erhebliche Koordinationsschwächen,
fein- und grobmotorische Störungen.
Verspäteter Beginn des freien Laufens
und Sprechens ist typisch. Ein Grossteil zeigt wenig
geistige Neugier und Fantasie und neigt dazu,
Neuem mit Abwehr und Reaktionslosigkeit zu
begegnen; ihre Reaktionen sind verzögert; sie
sind lieber reproduktiv tätig als kreativ.
Viele BBS-Patienten haben emotionale Probleme,
vor allem Ängstlichkeit, Empfindlichkeit und
Labilität. Auch die verständliche Angst vor Er-
blindung, die ja vorweg zunehmend in der Situation
der Nachtblindheit erlebt wird, ist stark vorhanden.
Konflikten wird meist aus dem Weg gegangen.
Viele, auch ältere Patienten, reagieren
mit Weinerlichkeit. Offene Aggressivität kommt
fast nie vor. Soziale Kontakte zu Gleichaltrigen
finden die betroffenen Personen nur schwer; lieber
schliessen sie sich Erwachsenen an.

Typischer augenärztlicher Befund.

Als typische augenärztliche Befunde der vorderen
Augenabschnitte findet man Kurzsichtigkeit
(Myopie), Hornhautverkrümmung (Astigmatismus
oder Stabsichtigkeit) und Trübung der Augenlinse
(grauer Star/Katarakt). Im hinteren
Augenabschnitt sind die Befunde abhängig davon,
welcher Rezeptorzelltyp zuerst gestört ist.
Im Falle einer Stäbchen-Zapfen-Dystrophie findet
man zunächst Veränderungen im mittleren Randbereich
der Netzhaut: Schwund der Pigmentepithelschicht,
Ablagerungen (so genannte Knochenkörperchen),
Rückbildung des Sehnervkopfes
(Papillenabblassung) und Blutgefässverengungen
in der Netzhaut. Der Degenerationsprozess
schreitet nach innen und nach aussen fort.
Bei einer Zapfen-Stäbchen-Dystrophie stehen
Veränderungen der Netzhautmitte im Vordergrund
(unter anderem Pigmentverschiebungen
und abnorme Lichtreflexe auf der Netzhautober-
fläche). Diese Veränderungen breiten sich langsam
zu den Randbereichen aus, sind dann aber
insgesamt nur noch wenig sichtbar.
Elektrophysiologische Untersuchungen
Die Reizantworten im Ganzfeld-Elektroretinogramm
(ERG) sind wiederum abhängig von der
Art des zuerst betroffenen Rezeptorzelltypus. Bei
einer Stäbchen-Zapfen-Dystrophie sind die Antworten
im skotopischen ERG (stäbchen-abhängig)
vermindert, bei einer Zapfen-Stäbchen-Dystrophie
die Antworten im photopischen ERG
(zapfenabhängig). Im fortgeschrittenen Stadium
der Erkrankung sind aber bei beiden Dystrophieverläufen
Beeinträchtigungen sowohl im skotopischen
als auch im photopischen ERG messbar.
Die Untersuchung durch ein multifokales Elektroretinogramm
(mfERG) zeigt bei einer Stäbchen-
Zapfen-Dystrophie zunächst nur eine verminderte
Antwort der randständigen Zapfen; im weiteren
Verlauf der Erkrankung setzt sich dieser Prozess
nach innen zum Sehzentrum (Makula) fort,
bis im Spätstadium nur noch im ganz zentralen
Bereich, wenn überhaupt, Zapfenantworten
nachweisbar sind. Bei einer Zapfen-Stäbchen-
Dystrophie sind die Zapfenantworten überall
vermindert. Das Elektrookulogramm (EOG) ist
beim Bardet-Biedl-Syndrom im unterschiedlichen
Ausmass vermindert.

Genetik und Pathomechanismus.

Das Bardet-Biedl-Syndrom ist eine autosomalrezessiv
vererbte Erkrankung. Bisher wurden sieben
Genorte gefunden, deren Veränderungen
(Mutation) für dieses Syndrom verantwortlich
gemacht werden. Abhängig davon, welcher Genort
verändert vorliegt, sind Verlauf und Merkmale
der Erkrankung. Die Genveränderungen führen
letztendlich zu funktionsgestörten Rezeptorzellen;
der Stofftransport zur Ernährung der Zapfen
und Stäbchen ist gestört, dadurch gehen sie
zugrunde.

Therapie.

Eine ursächliche Behandlungsmöglichkeit des
Bardet-Biedl-Syndroms gibt es bisher nicht. Wichtig
ist aber eine Behandlung der Polydactylie und
die medizinische Überwachung und Behandlung
der in diesem Syndrom auftretenden weiteren
Erkrankungen (Ernährungsberatung bei Adipositas,
regelmässige internistische Kontrolle der
Nierenfunktion und logopädische Therapie).
Quelle: SND-Projekt, Berlin

Lebersche kongenitale Amaurose (LCA).

Diese Krankheit ist benannt nach dem Heidelberger
Augenarzt Theodor Leber und ist nicht zu
verwechseln mit der Leberschen hereditären Optikusatrophie,
einer erblichen Erkrankung des
Sehnervs.
Die Lebersche kongenitale (angeborene) Amaurose
(Erblindung) umfasst eine uneinheitliche
Gruppe von Netzhaut-Aderhaut-Dystrophien,
hervorgerufen durch eine Funktionsstörung des
Pigmentepithels der Netzhaut, die zum Funktionsverlust
der Netzhaut und zur Degeneration
der Aderhaut führt.
In Deutschland leben schätzungsweise 2000 Betroffene.

Verlauf.

Eine ausgeprägte Sehbeeinträchtigung oder
Blindheit besteht schon bei der Geburt oder tritt
im ersten Lebensjahr ein. Eine Lichtwahrnehmung
ist meist noch vorhanden, in manchen Fällen
erreicht die Sehschärfe (Visus) einen Wert
von 20 Prozent. Die Sehreste bleiben oft viele
Jahre erhalten. Manche Kinder versuchen durch
Fingerdruck auf den Augapfel Lichterscheinun-
gen auszulösen (so genanntes okulodigitales
Phänomen).
Bei der Gesichtsfelduntersuchung sind meist nur
kleine Gesichtsfeldrestinseln im Zentrum der
Netzhaut nachweisbar. Die Blendungsempfindlichkeit
ist herabgesetzt, viele Kinder wenden
sich starken Lichtquellen zu («Lichthunger»).
Nachtsehprobleme bis hin zur Nachtblindheit
ebenso wie Störungen des Farbensehens sind
Symptome bei der Leberschen kongenitalen
Amaurose.

Typischer augenärztlicher Befund.

Als Befunde bei der Untersuchung der vorderen
Augenabschnitte werden Augenzittern (Nystagmus,
unwillkürliche Augenbewegungen in eine
oder mehrere Richtungen) und Schielen (Strabismus)
angegeben. Die Lichtreaktion der Pupillen
ist herabgesetzt oder fehlt, häufig sind auch
Weitsichtigkeit (Hyperopie) und eine früh auftretende
Linsentrübung (grauer Star/Katarakt).
Bei der Untersuchung der hinteren Augenabschnitte
ist der Augenhintergrund zu Beginn der
Erkrankung eher unauffällig. Im weiteren Verlauf
können die Befunde sehr unterschiedlich ausgeprägt
sein. Man findet Schäden im Pigmentepithel,
«knochenkörperchenförmige» Ablagerungen,
Blutgefässverengungen und eine Rückbildung
des Sehnervs (Optikusatrophie).

Elektrophysiologische Untersuchungen.

Im Ganzfeld-Elektroretinogramm (ERG) sind
schon sehr früh weder stäbchenabhängige (skotopische)
noch zapfenabhängige (photopische)
Reizantworten abzuleiten, sie sind erloschen.
Bestenfalls sind mit sehr hoher Lichtintensität
noch Netzhautantworten auslösbar. Auch im
multifokalen Elektroretinogramm (mfERG) sind
schon frühzeitig die Zapfenantworten erloschen,
genauso wie die Ableitungen im Elektrookulogramm
(EOG).

Genetik und Pathomechanismus.

Bisher wurden eine Reihe von Genen beschrieben,
deren Veränderung (Mutation) die Lebersche
kongenitale Amaurose verursachen. Der
Erbgang ist in den meisten Fällen autosomal rezessiv,
aber auch autosomal dominant vererbte
Gendefekte können in selteneren Fällen die Ursache
sein.
Bei schätzungsweise bis zu 15 Prozent der Betroffenen
liegt eine Genmutation im so genannten
RPE65-Gen vor. Dies führt letztendlich zu einer
umfassenden Funktionsstörung im Pigmentepithel
der Netzhaut, hervorgerufen durch ein
durch diese Mutation defektes Enzym, das bei
der Regeneration des Sehfarbstoffes eine entscheidende
Rolle spielt.

Therapie.

Im tierexperimentellen Stadium befindet sich
derzeit eine Gentherapie mit Hunden, die aufgrund
einer Mutation im RPE65-Gen an Leberscher
kongenitaler Amaurose erkrankt sind und
die Anlass zu Hoffnungen gibt.
Eine ursächliche Therapie für diese Form von
Netzhautdegeneration gibt es bisher nicht. Da in
der frühen Kindheit beginnende Netzhauterkrankungen
im Zusammenhang mit weiteren Symptomen
in Form eines Syndroms auftreten, sollten
durch weitere Untersuchungen, auch neurologischer
Art, ein mögliches Vorhandensein anderer
Organerkrankungen, insbesondere Nierenfehlbildungen
und eventuell neurologische Störungen
wie Epilepsie ausgeschlossen werden.
Aufgrund der Aktualität des Forschungsfortschritts
gab es einige Artikel in Retina aktuell zu
der speziellen Unterform RPE65 (RA 85, RA 83),
auf die hingewiesen wird.
Quelle: SND-Projekt, Berlin