Serin gegen „diabetische“ Gefäße in der Netzhaut: Was die Studie ergab

Eine in der Fachzeitschrift Theranostics veröffentlichte Studie einer Gruppe des Harvard/Children's Hospital Boston ergab, dass die Supplementierung mit der häufigen Aminosäure Serin die abnorme Vermehrung von Blutgefäßen in der Netzhaut (Neovaskularisation) in einem klassischen Mausmodell der hypoxischen Retinopathie signifikant unterdrückte. Diese „abnorme“ Gefäßbildung liegt der Frühgeborenenretinopathie und der proliferativen diabetischen Retinopathie zugrunde, zwei Hauptursachen für Sehverlust.

Die Idee auf den Punkt gebracht

Bei Hypoxie leiden die Photorezeptoren unter Energiemangel und senden das Signal, „mehr Gefäße zu bilden“ – dies führt zu vielen brüchigen, undichten Kapillaren. Die Autoren testeten, ob diese pathologische Reaktion abgeschwächt würde, wenn die Netzhaut mit Serin (einer wichtigen Aminosäure im Stoffwechsel von Einzelkohlenstoffgruppen und Vorläufer zahlreicher Lipide) versorgt würde. Die Antwort lautet: Ja, und zwar ziemlich überzeugend.

Was genau haben sie getan?

• Es wurde ein Modell der sauerstoffinduzierten Retinopathie (OIR) verwendet: Neugeborene Mäuse wurden in 75 % O₂ gehalten und dann an die Luft gebracht – dies führt zu einem „wellenartigen“ Tod und dann zu einer Netzhauthypoxie mit einem Höhepunkt der Neovaskularisierung am 17. Lebenstag.
• Serin wurde während einer Phase relativer Hypoxie systemisch (intraperitoneal oder oral) verabreicht. Die Mütter wurden separat auf eine serin-/glycinarme Diät gesetzt, um den gegenteiligen Effekt zu erzielen.
• Die Gruppen wurden nach dem Bereich der Neovaskularisierung und der „blutleeren“ Zonen verglichen und eine „multiomische“ Analyse der Netzhaut durchgeführt: Metabolomik, Lipidomik, Proteomik, scRNA-Sequenzierung. Plus Pharmakologie: Sie blockierten die β-Oxidation von Fettsäuren (Ethomoxir/Malonyl-CoA) und die mitochondriale ATP-Synthase (Oligomycin), um zu überprüfen, wodurch Serin wirkt.

Wichtigste Ergebnisse

• Weniger pathologische Gefäße. Serin reduzierte den Bereich der Neovaskularisierung signifikant; ein Serin-/Glycinmangel in der Ernährung der Mütter hingegen vergrößerte ihn.
• Energie steht im Mittelpunkt. Die Wirkung von Serin verschwand, als die Fettoxidation (FAO) oder die oxidative Phosphorylierung (OXPHOS) gehemmt wurden. Das heißt, der Schutz hängt von den Mitochondrien ab. In der Proteomik zeigt sich ein Anstieg der OXPHOS-Proteine; in der Transkriptomik eine Zunahme der „respiratorischen“ Gene und ein Rückgang der proangiogenen Signale im Stäbchen-Photorezeptor-Cluster.
• Lipidspur. Phosphatidylcholine, die häufigste Klasse von Membranphospholipiden, sind in der Netzhaut vermehrt, was für Gewebe mit einem enormen Membranumsatz (Photorezeptoren) logisch ist.
• Möglicher Mediator: HMGB1 wurde als möglicher Knotenregulator identifiziert, durch den Serin proangiogene Signale während einer Hypoxie dämpft.

Warum ist das wichtig?

Heutige „intensive“ Behandlungen – Laser- und Anti-VEGF-Injektionen – erhalten zwar das Sehvermögen, sind aber mit Einschränkungen und potenziellen Risiken verbunden, insbesondere bei Säuglingen. Eine einfache Ernährungsstrategie, die auf den neuronalen Stoffwechsel der Netzhaut abzielt, könnte eine sanfte Ergänzung oder „Brücke“ zwischen den Behandlungen darstellen. Beobachtungsdaten beim Menschen stimmen indirekt überein: Ein niedriger Serinspiegel ist mit Makula-Neovaskularisierung verbunden, und eine Umgestaltung des Serin-/Glycin-Signalwegs wurde bei ROP und diabetischer Retinopathie beschrieben. Diese Arbeit fügt Kausalität hinzu, wenn auch in einem Modell.

Vorsicht: Das sind vorerst Mäuse

• OIR ist ein Modell und keine vollständige Kopie menschlicher Krankheiten; eine direkte „Übertragung“ der Serindosen auf den Menschen ist nicht möglich.
• Bei der systemischen Aminosäuren-Supplementierung handelt es sich nicht um ein „harmloses Vitamin“: Unter bestimmten Umständen können ein Überschuss an Aminosäuren bzw. Stoffwechselverschiebungen Nebenwirkungen haben.
• Es sind klinische Studien erforderlich: Sicherheitsschemata, Wirksamkeitsfenster (bei Frühgeborenen im Vergleich zu Erwachsenen mit diabetischer Retinopathie), Kombination mit Anti-VEGF und Auswirkungen auf die grundlegende Gefäßumgestaltung.

Wie geht es weiter?

Die nächsten logischen Schritte sind kleine klinische Pilotprojekte mit Biomarkern für die mitochondriale Funktion/das retinale Lipidprofil, das Testen von Serin in Kombination mit bestehenden Therapien und das Auffinden präziser „molekularer Knöpfe“ (dasselbe HMGB1) für gezielte Interventionen ohne systemische Aminosäurebelastung.