Im Fokus: die Augengesundheit

Unser Sehvermögen ist für nahezu alle Alltagsaktivitäten unverzichtbar und trägt maßgeblich zur Lebensqualität und Selbstständigkeit bei. Unsere Augen werden jedoch täglich stark beansprucht. Die intensive Nutzung von Bildschirmgeräten wie Computern, Tablets und Smartphones erhöht die Belastung des Sehapparats und wird mit Beschwerden wie müden und trockenen Augen in Verbindung gebracht. Diese Beschwerden hängen unter anderem mit einer verminderten Blinzelfrequenz und einer abgeschwächten Akkommodationsfähigkeit zusammen.(1) Im aktuellen digitalen Zeitalter nimmt die Bildschirmzeit zudem weiter zu, wodurch voraussichtlich auch die Zahl der bildschirmbedingten Augenbeschwerden und visuellen Beeinträchtigungen steigen wird. Damit entwickelt sich ein bedeutendes Problem für die öffentliche Gesundheit. Einigen Berichten zufolge kann die Prävalenz in bestimmten Bevölkerungsgruppen bis zu 90 % betragen, was verdeutlicht, dass es sich um ein weit verbreitetes Problem handelt.(2)

Neben der zunehmenden Belastung durch die Bildschirmnutzung steigt wegen der alternden Bevölkerung auch die Zahl der Menschen mit chronischen Augenerkrankungen. Schätzungen zufolge leben etwa 250 Millionen Menschen mit einer Sehbehinderung. Altersbedingte Erkrankungen wie Grauer Star, altersbedingte Makuladegeneration (AMD), Glaukom und diabetische Retinopathie zählen weltweit zu den Hauptursachen für eine Sehbeeinträchtigung. Obwohl die Ursachen dieser Erkrankungen vielfältig sind, spielt bei vielen von ihnen oxidativer Stress eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Progression.(3)

Das Auge ist für oxidativen Stress besonders anfällig, da es ständig dem Licht ausgesetzt ist, eine hohe Stoffwechselaktivität aufweist und große Mengen an Sauerstoff verbraucht. Insbesondere die Netzhaut (Retina) gehört zu den stoffwechselaktivsten Geweben des Körpers. Um Schäden durch reaktive Sauerstoffverbindungen zu begrenzen, verfügt das Auge über verschiedene körpereigene Schutzmechanismen. So absorbiert Melanin in der Netzhaut schädliche UV-Strahlung und trägt als Antioxidans dazu bei, oxidative Schäden in Grenzen zu halten.

Aufgrund der bedeutenden Rolle, die oxidativer Stress bei vielen Augenerkrankungen spielt, wurde in den letzten Jahren intensiv zu Nährstoffen mit antioxidativen und neuroprotektiven Eigenschaften geforscht. Dabei richtet sich das Augenmerk vor allem auf Carotinoide wie Lutein, Zeaxanthin und Astaxanthin, aber auch auf Anthocyane aus Heidelbeerextrakt und bioaktive Inhaltsstoffe aus Safran. Diese Nährstoffe werden daraufhin untersucht, inwieweit sie möglicherweise zur Erhaltung der Augengesundheit und zur Unterstützung der Sehfunktion beitragen können.(3)

Anatomie des Auges
Das Auge ist ein spezialisiertes Sinnesorgan, das Licht aufnimmt, fokussiert und in elektrische Signale umwandelt. Diese Signale werden anschließend über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet, wo sie zu einem Bild verarbeitet werden.

Das Licht gelangt über die Hornhaut, auch Cornea genannt, ins Auge. Die Hornhaut ist ein transparenter Teil des Auges, der für einen Großteil der Lichtbrechung verantwortlich ist. Anschließend durchläuft es die vordere Augenkammer, die Pupille, die Augenlinse und den Glaskörper (Corpus vitreum), um schließlich die Netzhaut zu erreichen. Die Augenlinse sorgt gemeinsam mit der Hornhaut für eine präzise Fokussierung des einfallenden Lichts auf die Netzhaut. Durch die Kontraktion des Musculus ciliaris nimmt die Augenlinse eine stärker gekrümmte, kugelige Form an, wodurch nahe Objekte scharf abgebildet werden. Beim Blick in die Ferne entspannt sich dieser Muskel, und die Linse wird flacher. Dieser Vorgang wird als Akkommodation bezeichnet.

Die vordere und die hintere Augenkammer sind mit Kammerwasser gefüllt. Die vordere Augenkammer befindet sich zwischen der Hornhaut und der Iris, während die hintere Augenkammer zwischen der Iris und der Augenlinse liegt. Das Kammerwasser versorgt die Hornhaut und die Augenlinse, die selbst keine Blutgefäße enthalten, mit Sauerstoff und Nährstoffen. Darüber hinaus trägt es zur Aufrechterhaltung des Augeninnendrucks und damit zur Form und Stabilität des Augapfels bei.

Hinter der Augenlinse befindet sich der Glaskörper (Corpus vitreum), ein transparentes Gel, das den Raum zwischen Linse und Netzhaut ausfüllt. Der Glaskörper stützt die Netzhaut und trägt dazu bei, die runde Form des Augapfels zu erhalten. Mit zunehmendem Alter verändert sich die Zusammensetzung des Glaskörpers. Dadurch wird seine Struktur allmählich inhomogener.

Die Netzhaut (Retina) bildet die lichtempfindliche Innenauskleidung des Auges und ist das funktionelle Zentrum des Sehvermögens. Im Zentrum der Netzhaut befindet sich die Macula lutea, auch Gelber Fleck genannt, die für das zentrale Sehvermögen verantwortlich ist. In der Mitte der Makula befindet sich die Fovea, wo die Dichte der Zapfen am höchsten ist. Die Fovea ist auf die Wahrnehmung feiner Details spezialisiert und liefert die höchste Sehschärfe. Die gelbe Färbung der Makula wird durch die Makulapigmente verursacht.

Die Netzhaut besteht aus verschiedenen Schichten spezialisierter Nervenzellen. Der erste Schritt der visuellen Informationsverarbeitung findet in den Photorezeptoren statt, den lichtempfindlichen Zellen der Netzhaut, die einfallendes Licht in elektrische Signale umwandeln. Es gibt zwei Arten von Photorezeptoren: Stäbchen und Zapfen. Die menschliche Retina enthält etwa 120 Millionen Stäbchen und 6 Millionen Zapfen. Stäbchen sind sehr lichtempfindlich und ermöglichen das Sehen bei schwachem Licht. Die Zapfen sind für das scharfe Sehen und die Farbwahrnehmung zuständig und konzentrieren sich vor allem in der Makula. Man unterscheidet drei Arten von Zapfen: S-Zapfen reagieren am empfindlichsten auf kurzwelliges blaues Licht, M-Zapfen auf mittelwelliges grünes Licht und L-Zapfen auf langwelliges rotes Licht.

Die in den Photorezeptoren entstehenden elektrischen Signale werden an Bipolarzellen weitergeleitet – das sind retinale Zwischenneuronen , die Signale von den Photorezeptoren empfangen und an sogenannte Ganglienzellen weiterleiten. Diese Ganglienzellen leiten die Signale anschließend über den Sehnerv an das Gehirn weiter. Die Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, wird als blinder Fleck bezeichnet. Da sich hier keine Photorezeptoren befinden, kann an dieser Stelle kein Licht wahrgenommen werden.

Die Netzhaut (Retina) wird über die Aderhaut (Choroidea) – ein reich durchblutetes Gefäßnetz, das zwischen der Netzhaut und der weißen Augenhaut (Sklera) liegt – mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Zwischen der Aderhaut und den Photorezeptoren befindet sich das retinale Pigmentepithel (RPE), eine spezialisierte Zellschicht, die eine entscheidende Rolle für die Erhaltung einer gesunden Netzhaut spielt. Das RPE stützt die Photorezeptoren, spielt eine wichtige Rolle im Sehzyklus und beseitigt täglich abgestoßene Außensegmente der Photorezeptoren. Zudem absorbiert es dank des darin enthaltenen Melanins überschüssiges Licht. Durch die Tight Junctions* zwischen den RPE-Zellen bildet es zudem einen wichtigen Bestandteil der äußeren Blut-Retina-Schranke*. Diese Barriere reguliert den Transport von Nährstoffen, Wasser, Ionen und anderen Substanzen zwischen der Choroidea und der Retina und trägt somit zu einem stabilen Milieu für eine normale Netzhautfunktion bei.(4)

* Siehe Erläuterung der Begriffe

Abbildung 1: Schematische Darstellung der Anatomie des Auges und des schichtweisen Aufbaus der Netzhaut.

Vom Licht zum Bild
Wenn Licht auf die Netzhaut trifft, wird es von den Photorezeptoren aufgenommen. Diese wandeln den Lichtreiz in ein elektrisches Signal um – ein Vorgang, der als Phototransduktion bezeichnet wird. Die elektrischen Signale werden anschließend über Bipolarzellen und retinale Ganglienzellen zum Sehnerv geleitet und schließlich vom Gehirn zu einem Bild verarbeitet.(5)

Bemerkenswert ist, dass Photorezeptoren im Dunkeln einen besonders hohen Energiebedarf haben. In Abwesenheit von Licht bleiben die Ionenkanäle in der Zellmembran geöffnet, wodurch ständig Natrium- und Kalziumionen in die Zelle strömen und der Photorezeptor relativ depolarisiert bleibt. Um den elektrochemischen Ionengradienten über der Zellmembran aufrechtzuerhalten, wird Natrium kontinuierlich durch die Natrium-Kalium-Pumpe aus der Zelle transportiert, während gleichzeitig Kalium aufgenommen wird. Dieser Vorgang erfordert große Mengen an ATP, weshalb Photorezeptoren im Dunkeln mehr Energie verbrauchen als bei Lichteinwirkung. Um diesen hohen Energiebedarf zu decken, enthalten Photorezeptoren außergewöhnlich viele Mitochondrien.(6,7,8)

Licht ist für das Sehvermögen unverzichtbar, doch kurzwelliges sichtbares Licht kann bei einer ausreichend hohen auf der Netzhaut auftreffenden Lichtdosis  photochemische Reaktionen auslösen, die die oxidative Belastung erhöhen. Blaues Licht ist sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von etwa 380 bis 500 Nanometer (nm). Vor allem der blau-violette Bereich des Spektrums, 380-450 nm, enthält relativ energiereiche Photonen. Inwieweit dieses Licht die Netzhaut erreicht, hängt von der Wellenlänge und den Transmissionseigenschaften insbesondere der Augenlinse ab. In experimentellen Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass die Einwirkung von blauem Licht – abhängig von Wellenlänge, Intensität und Einwirkdauer – zu oxidativem Stress, mitochondrialer Dysfunktion und zum Verlust von Netzhautzellen, darunter Photorezeptoren und Zellen des RPE, führen kann. Auch in der Augenlinse können photochemische Prozesse oxidative Schäden verursachen, wobei insbesondere UV-Strahlung eine wichtige Rolle spielt.(9)

Diese experimentellen Ergebnisse lassen sich jedoch nicht direkt auf die Alltagsexposition des Menschen übertragen. Für die LED-Beleuchtung im Haushalt und Bildschirme wurden bislang keine überzeugenden Beweise für eine Schädigung der menschlichen Netzhaut gefunden. Der Wissenschaftliche Ausschuss für Gesundheit, Umwelt- und neu aufkommende Risiken (englisch: Scientific Committee on Health, Environmental and Emerging Risks, SCHEER) kam zu dem Schluss, dass die Exposition gegenüber blauem Licht bei normaler Nutzung von Beleuchtung und Bildschirmen, bei der die geltenden Sicherheitsgrenzwerte nicht überschritten werden, keine unmittelbaren nachteiligen Auswirkungen auf die Augengesundheit hat. Es sind jedoch weitere Untersuchungen zu den möglichen Folgen einer langfristigen und wiederholten Exposition im Laufe des Lebens erforderlich.(9,10)

Die Netzhaut: hoher Energiebedarf und Schutz vor oxidativem Stress
Die Netzhaut (Retina) gehört zu den stoffwechselaktivsten Geweben des menschlichen Körpers und weist daher einen außergewöhnlich hohen Energie- und Sauerstoffbedarf auf. Vor allem Photorezeptoren enthalten eine große Anzahl von Mitochondrien, in denen aufgrund der intensiven Energieproduktion ständig reaktive Sauerstoffspezies (reactive oxygen species - ROS) entstehen. Unter physiologischen Bedingungen werden diese größtenteils durch antioxidative Systeme neutralisiert. Die Netzhaut ist jedoch für oxidative Schäden besonders anfällig, nicht nur aufgrund der hohen mitochondrialen Aktivität und des hohen Sauerstoffverbrauchs, sondern auch, weil die Zellmembranen der Netzhaut viele mehrfach ungesättigte Fettsäuren enthalten, die leicht oxidieren. Darüber hinaus sind die Netzhautgewebe während des gesamten Lebens sichtbarem Licht ausgesetzt, was die Bildung von ROS zusätzlich begünstigen kann. Wenn die Produktion von ROS die antioxidative Kapazität übersteigt, entsteht oxidativer Stress. Dadurch können Lipide, Proteine und die DNA geschädigt werden, was letztendlich die Funktion und das Überleben der Netzhautzellen beeinträchtigen kann.(11,12)

Eine wichtige Rolle bei diesem antioxidativen Schutz spielt das RPE. Neben der Unterstützung der Photorezeptoren verfügt das RPE über verschiedene antioxidative Abwehrsysteme, darunter Superoxiddismutase (SOD) und Glutathion. Außerdem wird überschüssiges Licht durch Melanin absorbiert, wodurch lichtbedingte oxidative Schäden begrenzt werden können. Trotz dieser Schutzfunktionen ist das RPE infolge der hohen Stoffwechselaktivität und der täglichen Phagozytose abgestoßener Außensegmente der Photorezeptoren für die oxidative Belastung auch selbst anfällig.(4,12)

Wenn der oxidative Stress über einen längeren Zeitraum anhält und die antioxidativen Systeme nicht ausreichen, kann dies zu einer Störung der Mitochondrienfunktion, chronischen Entzündungsreaktionen und schließlich zum Zelltod von Netzhautzellen führen. Diese Prozesse werden mit verschiedenen altersbedingten Augenerkrankungen in Verbindung gebracht, darunter AMD, diabetische Retinopathie (DR) und Glaukom.(12)

Aufgrund der zentralen Rolle, die oxidativer Stress bei verschiedenen Augenerkrankungen spielt, hat die Forschung in den letzten Jahren intensiv nach Nährstoffen gesucht, die die antioxidativen Systeme, die Mitochondrienfunktion und die Gesundheit der Netzhaut unterstützen können. Dabei wird unter anderem den Carotinoiden, Anthocyanen, Vitaminen, Mineralstoffen und anderen bioaktiven Substanzen besondere Aufmerksamkeit zuteil. In den folgenden Abschnitten wird die wissenschaftliche Grundlage für einige dieser Nährstoffe erörtert.

Augenerkrankungen können verschiedene Teile des Auges befallen und dadurch unterschiedliche Beschwerden und Einschränkungen verursachen. Im Folgenden werden die häufigsten Erkrankungen erläutert.

Refraktionsfehler
Ein scharfes Bild entsteht, wenn die einfallenden Lichtstrahlen durch die Hornhaut und die Augenlinse so gebrochen werden, dass sie genau auf die Netzhaut fokussiert werden. Dies ist bei einem sogenannten emmetropen Auge der Fall, bei dem keine optische Korrektur erforderlich ist. Liegt der Brennpunkt vor oder hinter der Netzhaut oder werden Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen ungleichmäßig gebrochen, liegt ein Refraktionsfehler vor. Die wichtigsten Formen sind Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit und Astigmatismus.(13)

Myopie, auch Kurzsichtigkeit genannt, entsteht, wenn der Brennpunkt vor der Netzhaut liegt, meist aufgrund eines relativ langen Augapfels oder einer zu starken Brechkraft. Dadurch ist die Sicht im Nahbereich scharf und in der Ferne verschwommen. Kurzsichtigkeit tritt weltweit immer häufiger auf, insbesondere bei Kindern und jungen Erwachsenen. Neben der genetischen Veranlagung scheinen auch Lebensstilfaktoren wie langes Sehen aus nächster Nähe und wenig Zeit im Freien eine wichtige Rolle zu spielen. Eine schwere oder fortschreitende Kurzsichtigkeit erhöht zudem das Risiko für verschiedene Augenerkrankungen. Eine davon ist die myopische Makulopathie, bei der eine starke Kurzsichtigkeit zu einer Schädigung der Makula führt. Darüber hinaus steigt das Risiko einer Netzhautablösung, bei der sich die Netzhaut von der darunterliegenden Gewebeschicht löst. Schließlich besteht ein erhöhtes Risiko für ein primäres Offenwinkelglaukom, die häufigste Form des Glaukoms. Dabei nimmt der Abfluss des Kammerwassers allmählich ab, wodurch der Augendruck ansteigen kann. Dies kann den Sehnerv schädigen und zu einem irreversiblen Verlust des Gesichtsfeldes führen.(14)

Bei Hypermetropie, auch Weitsichtigkeit genannt, liegt der Brennpunkt hinter der Netzhaut. Dies wird in der Regel durch eine relativ kurze Augenachse oder eine unzureichende Brechkraft der Hornhaut oder der Augenlinse verursacht. Insbesondere das Fokussieren auf kurze Entfernungen erfordert daher eine zusätzliche Anstrengung. Hypermetropie tritt seltener auf als Myopie.(15) Presbyopie (Alterssichtigkeit) führt, genau wie Hypermetropie, vor allem zu Problemen beim scharfen Sehen im Nahbereich, hat jedoch eine andere Ursache: eine altersbedingte Abnahme der Akkommodationsfähigkeit des Auges.

Bei Astigmatismus ist die Krümmung der Hornhaut – oder in manchen Fällen die der Augenlinse – nicht überall gleichmäßig, wodurch das einfallende Licht nicht in einem einzigen scharfen Brennpunkt auf die Netzhaut trifft. Dies kann zu verschwommenem oder verzerrtem Sehen, Kopfschmerzen und überanstrengten Augen führen. Regulärer Astigmatismus lässt sich in der Regel durch so genannte zylindrische Brillengläser oder durch spezielle Kontaktlinsen korrigieren.(16)

Trockene Augen
Trockene Augen gehören zu den häufigsten Erkrankungen der Augenoberfläche und des Tränenfilms. Die Erkrankung ist durch einen instabilen Tränenfilm, Augenbeschwerden und vorübergehende Sehstörungen gekennzeichnet. Häufige Beschwerden sind ein trockenes, brennendes oder kratzendes Gefühl, zeitweise verschwommenes Sehen und eine erhöhte Lichtempfindlichkeit.

Zu einem instabilen und hyperosmolaren Tränenfilm* können sowohl intrinsische als auch extrinsische Faktoren beitragen. Heutzutage wird das Syndrom des trockenen Auges als chronische Entzündungserkrankung angesehen, bei der sich ein gestörter Tränenfilm und eine Entzündung der Augenoberfläche gegenseitig verstärken können. Umweltfaktoren wie Luftverschmutzung, ultraviolette Strahlung und die langfristige Anwendung von Augentropfen mit Konservierungsmitteln können die oxidative und entzündliche Belastung der Augenoberfläche weiter verstärken.(17)

Ermüdete Augen
Die zunehmende Nutzung von Bildschirmgeräten trägt dazu bei, dass Augenermüdung, auch als Asthenopie bezeichnet, immer häufiger auftritt. Asthenopie ist ein Symptomenkomplex, der nach längerer visueller Belastung auftritt. Häufige Beschwerden sind müde, trockene oder brennende Augen, verschwommenes Sehen, Schwierigkeiten beim Fokussieren, Kopfschmerzen und Konzentrationsprobleme. Auch Nacken- und Schulterbeschwerden können auftreten.

Neben einer langen Bildschirmnutzung werden auch kurze Schlafdauer, Klimaanlagen, nicht korrigierte Refraktionsfehler und eine ungünstige Arbeitshaltung mit einem erhöhten Risiko für Asthenopie in Verbindung gebracht. Vorbeugende Maßnahmen wie regelmäßige Pausen, ausreichend Zeit im Freien und ein ergonomisch eingerichteter Arbeitsplatz können dazu beitragen, die Beschwerden zu verringern.(18)

Katarakt (Grauer Star)
Weltweit zählt die Katarakt (Grauer Star) zu den häufigsten Ursachen für eine Erblindung. Der Graue Star ist eine altersbedingte Erkrankung, bei der die Augenlinse nach und nach ihre Transparenz verliert. Dadurch nimmt die Sehschärfe ab, und es kann zu Kontrastverlust und Blendungsbeschwerden kommen. Die Stelle, an der die Trübung der Linse auftritt, bestimmt die Art des Grauen Stars. So befindet sich die Trübung bei einer Rindenkatarakt (Cataracta corticalis) in der äußeren Schicht der Augenlinse, bei einer Kernkatarakt (Cataracta nuclearis) im zentralen Kern der Linse und bei einer hinteren subkapsulären Katarakt (Cataracta subcapsularis posterior) direkt unter der hinteren Linsenkapsel.(19)

Die Augenlinse besteht größtenteils aus kristallinen Proteinen, die für die Transparenz und das Brechungsvermögen der Linse sorgen. Im Laufe des Alterungsprozesses unterliegen diese Proteine unter anderem Oxidation und Glykation, wodurch sie verklumpen können und die geordnete Struktur der Linse verloren geht. Auch Veränderungen in der Aktivität der Na/K-Pumpe, die Aktivierung des Polyolwegs* und die Bildung von fortgeschrittenen Glykationsendprodukten (Advanced Glycation End-products – AGEs) tragen zur Entstehung des Grauen Stars bei.(17,19)

Altersbedingte Makuladegeneration
Die AMD ist eine fortschreitende Erkrankung, bei der die Makula, das RPE und die angrenzenden Photorezeptoren allmählich degenerieren. Dadurch verschlechtert sich vor allem das zentrale Sehvermögen, während das periphere Sehvermögen in der Regel länger erhalten bleibt. AMD ist eine wichtige Ursache für den irreversiblen Verlust des Sehvermögens bei Menschen über 50 Jahren in Industrieländern.(20)

Die trockene Form ist durch die Bildung von Drusen gekennzeichnet, d. h. gelblichen Ablagerungen aus Lipiden und Proteinen unterhalb des RPE. Darüber hinaus treten Pigmentveränderungen und Veränderungen in der Bruch-Membran* auf. In fortgeschrittenen Stadien gehen das RPE, die Photorezeptoren und schließlich auch die darunterliegende Choriocapillaris* nach und nach verloren.(21) Die feuchte Form ist durch eine choroidale Neovaskularisation* gekennzeichnet, bei der unter dem Einfluss des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF)* neue Blutgefäße aus der Aderhaut entstehen. Diese Blutgefäße sind empfindlich und können Flüssigkeit oder Blut austreten lassen, wodurch relativ schnell eine Schädigung der Makula auftritt.(22,23)

Die Pathogenese der AMD ist komplex und noch nicht vollständig geklärt. Alterung, genetische Veranlagung, chronische Entzündungen und kumulativer oxidativer Stress scheinen gemeinsam zum Entstehen der Erkrankung beizutragen. Das RPE wird dabei als wichtiger Ort angesehen, an dem die ersten Schäden entstehen. Wenn der körpereigene antioxidative Schutz nicht ausreicht, können ROS zur Schädigung und Apoptose des RPE, der Photorezeptoren und der Choriocapillaris beitragen. Darüber hinaus scheint ein verminderter Transport von Nährstoffen und Abfallstoffen zwischen Choroidea (Aderhaut) und Retina (Netzhaut) die retinale Homöostase weiter zu stören.(17,23)

Glaukom
Glaukom ist ein Sammelbegriff für Erkrankungen des Sehnervs, die durch einen allmählichen Verlust von Ganglienzellen der Netzhaut und deren Nervenfasern gekennzeichnet sind. Dies führt zu einer fortschreitenden Atrophie des Sehnervs und schließlich zu einem irreversiblen Verlust des Sehvermögens. Ein erhöhter Augeninnendruck ist der wichtigste Risikofaktor, doch können glaukomatöse Schäden auch bei einem Augeninnendruck innerhalb des Normalbereichs auftreten. Auch das Alter und eine genetische Veranlagung erhöhen das Risiko, an einem Glaukom zu erkranken.(17)

Beim primären Offenwinkelglaukom ist der Abfluss des Kammerwassers über das Trabekelwerk* beeinträchtigt, wodurch der Augeninnendruck ansteigen kann. Oxidativer Stress scheint zur Schädigung der Zellen des Trabekelwerks beizutragen, wodurch sich der Abfluss des Kammerwassers weiter verringern kann. Darüber hinaus wird auch eine oxidative Schädigung der retinalen Ganglienzellen mit dem Fortschreiten des Glaukoms in Verbindung gebracht.(17,22) Die Durchblutung des Sehnervs scheint ebenfalls eine wichtige Rolle zu spielen. Eine vaskuläre Dysregulation kann zu einer verminderten oder schwankenden Durchblutung des Sehnervs führen, wodurch dieser für ischämische Schäden und andere belastende Faktoren, darunter einen erhöhten Augeninnendruck, anfälliger wird.(24)

Diabetische Retinopathie
Die diabetische Retinopathie ist eine mikrovaskuläre Komplikation des Diabetes, bei der vor allem die Blutgefäße der Netzhaut und die Blut-Retina-Schranke betroffen sind. Eine anhaltende Hyperglykämie kann zu Gefäßundichtigkeiten, einer verminderten Durchblutung und einer Schädigung der Netzhautzellen führen. In fortgeschrittenen Stadien können ein diabetisches Makulaödem und eine proliferative diabetische Retinopathie auftreten, bei der sich aufgrund von Sauerstoffmangel empfindliche neue Blutgefäße innerhalb und um die Netzhaut herum bilden.(17)

Eine erhöhte Glukosekonzentration fördert die Bildung von Superoxid in den Mitochondrien. Dadurch können die mitochondriale DNA und die mitochondrialen Proteine geschädigt werden, was zu metabolischen, strukturellen und funktionellen Veränderungen in der Netzhaut beiträgt.(19) Oxidativer Stress spielt sowohl in der frühen Entwicklungsphase als auch in den schwereren Stadien der diabetischen Retinopathie eine wichtige Rolle. ROS können Endothelzellen und andere gefäßstützende Zellen schädigen und so zu einer Störung der Blut-Retina-Schranke, zu Gefäßundichtigkeiten und zu abnormalem Gefäßwachstum beitragen.(17)

Zur Aufrechterhaltung einer normalen Augenfunktion spielen Nährstoffe eine wichtige Rolle. Vitamin A ist hierfür das bekannteste Beispiel. Es ist unerlässlich für die Bildung von Rhodopsin, dem lichtempfindlichen Pigment in den Stäbchen der Netzhaut, das für das Sehen bei schwachem Licht erforderlich ist. Auch Omega-3-Fettsäuren, insbesondere Docosahexaensäure (DHA), sind wichtig für den Aufbau und die Funktion der Netzhaut und tragen zur Erhaltung der normalen Sehkraft bei.

Obwohl Vitamin A und Omega-3-Fettsäuren für eine normale Augenfunktion unerlässlich sind, wurden in den letzten Jahren zunehmend auch bioaktive Nährstoffe untersucht, die die Augengesundheit möglicherweise zusätzlich unterstützen können. Insbesondere bei altersbedingten Augenerkrankungen, bei denen oxidativer Stress und chronische Entzündungen eine wichtige Rolle spielen, gilt Carotinoiden und anderen pflanzlichen Stoffen aufgrund ihrer antioxidativen, entzündungshemmenden, neuroprotektiven und gefäßschützenden Eigenschaften große Aufmerksamkeit.

Die Heidelbeere (Vaccinium myrtillus L.), auch als europäische Wildheidelbeere oder Blaubeere bezeichnet, wächst vor allem in Mittel- und Nordeuropa und findet seit langem Anwendung in der traditionellen europäischen Medizin. Diese Art ist eng mit der üblichen Amerikanischen Heidelbeere (Vaccinium corymbosum) verwandt, die in der Regel im Supermarkt erhältlich ist, unterscheidet sich von ihr jedoch unter anderem durch ihren hohen Gehalt an Anthocyanen. Darüber hinaus enthält die Frucht weitere Flavonoide, Phenolsäuren, Stilbenoide, Terpenoide und Carotinoide.(25,26,27)

Anthocyane (auch als Anthocyanoside oder im englischen Sprachraum als "anthocyanins" bezeichnet) sind wasserlösliche Flavonoide, die für die charakteristische blaue bis violette Färbung der Frucht verantwortlich sind. V. myrtillus gehört zu den reichhaltigsten natürlichen Quellen dieser Stoffe. Die Menge und Zusammenstellung dieser Anthocyane kann unter anderem je nach Herkunft, Wachstumsbedingungen und Reifegrad variieren.(28,29,30) In Nahrungsergänzungsmitteln kann ein standardisierter Extrakt verwendet werden, wodurch die Zufuhr einer konstanten Menge und Zusammenstellung von Anthocyanen gewährleistet werden kann. Dies ist für die Reproduzierbarkeit und die Interpretation wissenschaftlicher Forschungsergebnisse wichtig. Ein bekannter standardisierter Extrakt aus der europäischen Wildheidelbeere (Mirtoselect) wurde in verschiedenen klinischen Studien untersucht.

Wirkmechanismen

1. Antioxidative und entzündungshemmende Wirkung

Anthocyane können reaktive Sauerstoffverbindungen neutralisieren und dadurch oxidative Schäden, darunter die Lipidoxidation, begrenzen. Neben dieser direkten antioxidativen Wirkung können Anthocyane möglicherweise auch die endogene antioxidative Kapazität stärken, unter anderem über antioxidative Enzyme wie Superoxiddismutase (SOD), Katalase und Glutathionperoxidase. Präklinische Untersuchungen deuten zudem auf eine Aktivierung des Nrf2-Signalwegs hin, eines wichtigen zellulären Abwehrmechanismus gegen oxidativen Stress. Die Aktivierung dieses Signalwegs regt die Bildung verschiedener zellschützender Proteine an, darunter die Häm-Oxygenase-1 (HO-1).(31,32,33,34)

Außer dieser antioxidativen Wirkung wurden auch entzündungshemmende Effekte beschrieben. Experimentelle Untersuchungen weisen unter anderem auf eine Beeinflussung der MAPK-Signalwege hin, die an der Regulation von zellulärem Stress und Entzündungsreaktionen beteiligt sind, sowie auf eine Hemmung des NLRP3-Inflammasoms, eines Proteinkomplexes, der die Produktion entzündungsfördernder Substanzen anregt. Dadurch kann die Bildung verschiedener proinflammatorischer Mediatoren verringert werden.(35) Darüber hinaus können Anthocyane die Aktivierung des Transkriptionsfaktors Nuclear Factor Kappa B (NFκB) hemmen, wodurch die Expression verschiedener proinflammatorischer Mediatoren, darunter Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) und induzierbare Stickstoffmonoxid-Synthase (iNOS), verringert wird.(36) Anthocyane können zudem die Aktivierung von Mikroglia hemmen. Dabei handelt es sich um Immunzellen in der Netzhaut, die bei übermäßiger Aktivierung zu Entzündungen und Gewebeschäden beitragen können.(37)

Diese antioxidativen und entzündungshemmenden Wirkungen können zum Schutz der Netzhautzellen beitragen. In experimentellen Modellen schützen Anthocyane die Photorezeptorzellen vor lichtbedingten oxidativen Schäden und tragen dazu bei, die strukturelle und funktionale Integrität dieser Zellen zu erhalten.(31,38,39) So zeigen In-vitro-Untersuchungen, dass sie Schäden an den Photorezeptoren infolge der Einwirkung von blauem Licht verringern können.(38)

Außer den Photorezeptoren könnten Anthocyane möglicherweise auch andere Nervenzellen in der Netzhaut schützen, darunter die retinalen Ganglienzellen. Diese Zellen verarbeiten visuelle Informationen aus der Netzhaut und leiten diese über den Sehnerv an das Gehirn weiter. In einem Mausmodell für eine Schädigung des Sehnervs ging die orale Verabreichung von Blaubeerextrakt mit einem geringeren Verlust an retinalen Ganglienzellen einher.(40) Dies lässt vermuten, dass Anthocyane möglicherweise verschiedene Arten von Netzhautzellen schützen können.

2. Unterstützung der Sehfunktion und der Energieversorgung

Anthocyane können darüber hinaus auch die Regeneration von Rhodopsin unterstützen. Nach der Lichteinwirkung muss Rhodopsin neu gebildet werden, um die Lichtempfindlichkeit der Stäbchen wiederherzustellen. Die Unterstützung dieser Regeneration kann somit zur Funktionsfähigkeit der Photorezeptoren und zur Anpassung an Veränderungen der Lichtstärke beitragen.(41,42)

Ein weiterer möglicher Zugangspunkt ist die Energieversorgung der Netzhautzellen, insbesondere der Photorezeptoren, die aufgrund ihrer hohen Stoffwechselaktivität viel Energie benötigen. Präklinische Untersuchungen deuten darauf hin, dass Anthocyane die Expression von Proteinen, die an der Bildung von Mitochondrien beteiligt sind, erhöhen können. Darüber hinaus wurden positive Auswirkungen auf die Struktur und die Funktion der Mitochondrien beschrieben. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass Anthocyane die mitochondriale Kapazität und damit die Energieversorgung der Zellen möglicherweise unterstützen können.(43,44)

3. Unterstützung der Mikrozirkulation in der Netzhaut und der Blut-Retina-Schranke

Eine gute retinale Mikrozirkulation ist für die kontinuierliche Versorgung der Netzhaut mit Sauerstoff und Nährstoffen von entscheidender Bedeutung. Anthocyane können möglicherweise zur Erhaltung einer guten Gefäßfunktion beitragen, unter anderem indem sie die Verfügbarkeit von Stickstoffmonoxid (NO) erhöhen. NO spielt bei der Regulation des Gefäßtonus eine wichtige Rolle und kann durch Gefäßerweiterung die Durchblutung fördern. Es gibt Hinweise darauf, dass Anthocyane auf diese Weise die Mikrozirkulation im Auge unterstützen können.(45,46)

Anthocyane können darüber hinaus zum Erhalt der Blut-Retina-Schranke beitragen. Diese Barriere reguliert den Stoffaustausch zwischen dem Blut und dem Netzhautgewebe und verhindert, dass Flüssigkeit, Proteine und andere Blutbestandteile unkontrolliert in die Netzhaut eindringen. Präklinische Untersuchungen deuten darauf hin, dass Anthocyane die retinale Gefäßleckage verringern und eine erhöhte Expression des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) – eines Signalproteins, das unter anderem die Permeabilität der Blutgefäße erhöht – hemmen können.(37,47) Darüber hinaus können Anthocyane dem Abbau von Tight-Junction-Proteinen entgegenwirken. Diese Proteine sorgen für feste Verbindungen zwischen den Endothelzellen der Netzhautgefäße und sind somit für die Barrierefunktion wichtig.

Diese Wirkungen lassen vermuten, dass Anthocyane durch die Unterstützung der retinalen Gefäßfunktion und die Aufrechterhaltung der Blut-Retina-Schranke zum Schutz des Netzhautgewebes beitragen können. Präklinische Untersuchungen deuten darauf hin, dass Anthocyane tatsächlich die Blut-Retina-Schranke passieren und so das Netzhautgewebe erreichen können.(48) Dieser Mechanismus kann insbesondere bei Erkrankungen von Bedeutung sein, bei denen Gefäßundichtigkeiten und Störungen der Blut-Retina-Schranke wesentliche Bestandteile der Pathophysiologie sind.

Klinische Studien
In verschiedenen klinischen Studien wurden die Auswirkungen von standardisiertem Heidelbeerextrakt und den darin enthaltenen Anthocyanen auf bestimmte Aspekte der Augenfunktion untersucht.Dabei wurden unter anderem die Augenermüdung, die Akkommodationsfunktion, die Pupillenreaktion, die Tränenproduktion, das Makulapigment und die Mikrozirkulation der Netzhaut untersucht.

Eine der früheren klinischen Studien befasste sich mit Asthenopie – dies ist ein Sammelbegriff für Beschwerden, die mit müden oder überlasteten Augen zusammenhängen. In einer kleinen randomisierten, doppelblinden Crossover-Studie an zwanzig Erwachsenen mit Asthenopie wurden täglich 62,25 mg Anthocyane aus Heidelbeeren (Vaccinium myrtillus) mit einem Placebo verglichen. Von zehn untersuchten Symptomen, die für Asthenopie charakteristisch sind, besserten sich sechs während der Supplementierung, darunter Augenermüdung und verschwommenes Sehen.(49)

In jüngerer Zeit wurden ähnliche Effekte im Zusammenhang mit der Bildschirmnutzung untersucht. In einer randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie mit 32 gesunden Erwachsenen, die unter Augenermüdung infolge der Nutzung von Bildschirmgeräten litten, wurden über einen Zeitraum von sechs Wochen täglich 120 mg Heidelbeerextrakt eingenommen, was 43,2 mg Anthocyanen entspricht. Nach der Bildschirmbelastung wurde eine günstigere Pupillenreaktion beobachtet als bei der Placebo-Gruppe. Die Pupillenverengung ist Teil der Nahreaktion des Auges und steht somit im Zusammenhang mit der Akkommodationsfunktion. Obwohl bei den meisten anderen Endpunkten keine deutlichen Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt wurden, bietet die beobachtete Pupillenreaktion einen interessanten Ansatzpunkt für weitere Untersuchungen zum Einfluss von Anthocyanen auf die Reaktion des Auges bei visueller Belastung.(50) Die Akkommodationsfunktion bei der Bildschirmnutzung wurde auch im Rahmen einer größeren Studie untersucht. In einer randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie mit 109 gesunden Erwachsenen wurden zwölf Wochen lang täglich 240 mg standardisierter Heidelbeerextrakt verabreicht. Nach der Bildschirmarbeit wurden positive Auswirkungen auf objektive Messgrößen für akkommodative Mikroschwankungen festgestellt. Diese Mikroschwankungen spiegeln geringfügige Veränderungen der Fokussierung des Auges wider und können unter anderem dazu dienen, die Belastung des Ziliarmuskels zu beurteilen – eines kleinen ringförmigen Muskels, der die Form der Augenlinse zum genauen Fokussieren anpasst. Je nach verwendetem Endpunkt zeigten sich nach vier, acht oder zwölf Wochen signifikante Unterschiede gegenüber dem Placebo.(51)

Neben funktionellen Parametern wie Augenermüdung und Akkommodation wurde untersucht, ob die Einnahme von Heidelbeerextrakt mit Veränderungen des Makulapigments in Zusammenhang steht. In einer kleinen, nicht kontrollierten Studie erhielten dreißig gesunde Erwachsene drei Monate lang täglich 320 mg standardisierten Heidelbeerextrakt. Mithilfe einer speziellen Messmethode wurden Veränderungen festgestellt, die von den Autoren als eine Verbesserung der Makulapigmentdichte interpretiert wurden, möglicherweise aufgrund des Schutzes von Makulapigmenten vor oxidativen Schäden.(52) Obwohl das Fehlen einer Kontrollgruppe und die verwendete Messmethode die Aussagekraft einschränken, steht dieser Befund mit der vermuteten antioxidativen Wirkung von Heidelbeerextrakt im Einklang. Auch außerhalb des Makulapigments wurden klinische Hinweise auf Auswirkungen auf die antioxidative Kapazität gefunden, wobei gleichzeitig mögliche Einflüsse auf die Tränenproduktion untersucht wurden. In eine kleine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Studie wurden 22 ansonsten gesunde Erwachsene mit trockenen Augen einbezogen. Sie erhielten vier Wochen lang täglich 160 mg standardisierten Heidelbeerextrakt oder ein Placebo. Die mithilfe eines Tränentests (Schirmer-Test) gemessene Tränenproduktion stieg in der Interventionsgruppe signifikant an, während in der Placebo-Gruppe keine signifikante Veränderung festgestellt wurde. Darüber hinaus wurde über Veränderungen bei Markern für die antioxidative Kapazität berichtet.(53)

Die möglichen Auswirkungen auf die retinale  Mikrozirkulation wurden im Rahmen einer Beobachtungsstudie an 140 Patienten mit verschiedenen Formen von Netzhaut-Gefäßerkrankungen untersucht. Dabei wurde die Standardtherapie mit einer erweiterten Standardtherapie verglichen, bei der pro Tag zusätzlich 160 mg  eines standardisierten Heidelbeerextrakts oder 160 mg eines generischen Heidelbeerextrakts verabreicht wurden. Nach sechs Monaten wurden in beiden Supplementgruppen Verbesserungen bei verschiedenen Parametern der retinalen Mikrozirkulation festgestellt, wobei die Veränderungen in der Gruppe, die den standardisierten Extrakt einnahm, stärker ausfielen.(29) Der beobachtende Charakter der Studie schränkt Rückschlüsse auf Kausalitäten ein, doch geben die Ergebnisse Anlass, den möglichen Einfluss standardisierter Extrakte auf die Mikrozirkulation der Netzhaut weiter zu untersuchen.

Die langfristigen Auswirkungen von Anthocyanen wurden auch in größerem Umfang untersucht. In einer retrospektiven Studie an 332 Patienten mit Normaldruckglaukom wurden Anthocyane aus Heidelbeeren mit Ginkgo biloba ohne zusätzliche Behandlung verglichen. Ein Teil dieser Patienten (132) nahm zweimal täglich 60 mg Anthocyane ein, was einer Tagesdosis von 120 mg entspricht. Nach durchschnittlich zwei Jahren hatten sich sowohl die bestkorrigierte Sehschärfe* als auch die mittlere Gesichtsfeldabweichung* in der Anthocyan-Gruppe im Vergleich zur Ausgangssituation verbessert.(54) Auch wenn der retrospektive und nicht randomisierte Charakter der Studie die Interpretation einschränkt, ergänzen diese Ergebnisse die Kurzzeit-Interventionsstudien durch Daten aus einer größeren Patientengruppe über einen längeren Zeitraum.

Schließlich wurde Heidelbeerextrakt auch in Kombination mit anderen Nährstoffen untersucht, die für die Augenfunktion von Bedeutung sind. In einer randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie an Erwachsenen mit Augenermüdung infolge von Bildschirmarbeit wurde über einen Zeitraum von sechs Wochen täglich eine Kombination aus 36 mg Anthocyanen aus Heidelbeerextrakt, 3 mg Astaxanthin und 5 mg Lutein eingenommen. Nach sechs Wochen Supplementierung verbesserte sich die Akkommodation des Auges im Vergleich zum Placebo signifikant, wodurch der Rückgang der Akkommodationsfähigkeit nach der Arbeit am Bildschirm begrenzt wurde. Darüber hinaus berichteten die Teilnehmer von geringeren Schwierigkeiten beim Fokussieren sowie von weniger Problemen beim Erkennen von Objekten im Nahbereich oder von kleinen Buchstaben. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Anthocyane in Kombination mit den Carotinoiden Astaxanthin und Lutein die Sehfunktion bei Bildschirmbelastung unterstützen können.(1)

* Siehe Erläuterung der Begriffe

Carotinoide sind natürliche, fettlösliche Pigmente, die für die gelbe, orangefarbene und rote Färbung vieler Obst- und Gemüsesorten verantwortlich sind. Es sind mehr als 600 Carotinoide bekannt, von denen etwa 40 über die Nahrung aufgenommen werden und etwa 20 im menschlichen Blut nachweisbar sind.(19,55) Aufgrund ihrer chemischen Struktur werden Carotinoide in Carotine und Xanthophylle unterteilt. Carotine wie β-Carotin, α-Carotin und Lycopin bestehen ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Einige davon, darunter β‑Carotin, fungieren als Provitamin A. Xanthophylle enthalten darüber hinaus ein oder mehrere Sauerstoffatome. Hierzu zählen unter anderem Lutein, Zeaxanthin, Meso-Zeaxanthin, β‑Cryptoxanthin, Canthaxanthin und Astaxanthin. Aufgrund ihrer Struktur mit abwechselnden Einfach- und Doppelbindungen – auch als konjugierte Doppelbindungen bezeichnet – können Carotinoide ROS neutralisieren und Licht aus dem sichtbaren Spektrum absorbieren. Dadurch erfüllen sie vielfältige physiologische Funktionen und werden mit einem geringeren Risiko für verschiedene chronische Erkrankungen, darunter auch Augenerkrankungen, in Verbindung gebracht.(19,55)

Innerhalb der Xanthophylle bilden Lutein, Zeaxanthin und Meso-Zeaxanthin zusammen die sogenannten Makula-Xanthophylle. Diese Carotinoide bilden das Makulapigment, das für die charakteristische gelbe Färbung der Macula lutea verantwortlich ist. Lutein und Zeaxanthin können vom Körper nicht selbst gebildet werden, weshalb der Mensch auf die Zufuhr über die Nahrung angewiesen ist. Wichtige Nahrungsquellen sind grünes Blattgemüse, Eigelb, Mais, Zitrusfrüchte und verschiedene andere Obstsorten. Meso-Zeaxanthin entsteht im Körper größtenteils aus Lutein und kommt in Lebensmitteln so gut wie gar nicht vor. Die höchsten Konzentrationen der Makula-Xanthophylle finden sich in der Fovea, wo vor allem Zeaxanthin und Meso-Zeaxanthin vorkommen; Lutein ist über die Makula hinweg gleichmäßiger verteilt. Aufgrund ihrer hohen Konzentration in der Makula spielen die Makula-Xanthophylle eine wichtige Rolle für die Erhaltung der normalen Struktur und Funktion des Auges.(19,20) Die durchschnittliche tägliche Lutein-Zufuhr beträgt in den Vereinigten Staaten nur etwa 1,7 mg und in Europa 2,3 mg. Diese Mengen liegen deutlich unter der empfohlenen Tageszufuhr von 6 bis 14 mg, die mit einem verringerten Risiko für altersbedingte Makuladegeneration und Katarakte in Verbindung gebracht wird.(19)

Neben den Makula-Xanthophyllen gewinnt auch Astaxanthin aufgrund seines potenziellen Beitrags zur Augengesundheit zunehmend an Bedeutung. Astaxanthin gehört ebenfalls zu den Xanthophyllen, ist jedoch nicht Bestandteil des Makulapigments. Der Mensch kann Astaxanthin nicht selbst bilden und ist daher auf die Zufuhr über die Nahrung angewiesen. Eine wichtige natürliche Quelle ist die Mikroalge Haematococcus pluvialis, die große Mengen an Astaxanthin produzieren kann. Über die aquatische Nahrungskette gelangt Astaxanthin unter anderem in Plankton, Garnelen, Flusskrebse und Fische wie Lachs und Forelle.(1,56)

Um die Rolle von Lutein, Zeaxanthin und Astaxanthin für die Augengesundheit besser zu verstehen, werden im Folgenden zunächst die wichtigsten Wirkmechanismen erläutert. Danach wird ein Überblick über die verfügbaren klinischen Studien zu den Wirkungen dieser Carotinoide gegeben.

Wirkmechanismen

1. Filterung von blauem Licht

Die hohe Konzentration von Lutein, Zeaxanthin und Meso-Zeaxanthin in der Makula deutet auf eine wichtige physiologische Funktion hin. In der Makula sind die Konzentrationen von Lutein und Zeaxanthin bis zu etwa hundertmal höher als an anderen Stellen im Auge.(3) Diese Xanthophylle absorbieren vor allem blaues Licht, das aufgrund seiner relativ kurzen Wellenlänge energiereicher ist als Licht mit längeren Wellenlängen wie beispielsweise grünes, gelbes und rotes Licht. Je nach ihrer Konzentration absorbieren die Makulapigmente schätzungsweise 40 bis 90 % des einfallenden blauen Lichts (400 bis 500 nm). Dadurch schützen sie die Netzhaut vor photochemischen Schäden und verringern die Lichtstreuung, was zu einer besseren Sehfunktion beitragen kann.(3)

2. Antioxidative und entzündungshemmende Wirkung

Neben ihrer Funktion als optischer Filter besitzen Carotinoide starke antioxidative Eigenschaften. ROS verursachen oxidativen Stress in den Zellen, beschleunigen den Alterungsprozess der Netzhaut und tragen zum Entstehen und Fortschreiten der altersbedingten Makuladegeneration bei. Lutein und Zeaxanthin neutralisieren ROS und schützen Augengewebe vor oxidativen Schäden, mitochondrialer Dysfunktion, Apoptose und Entzündungsreaktionen. Aufgrund ihrer transversalen Ausrichtung in der Lipid-Doppelschicht der Netzhautzellmembranen können die Makula-Xanthophylle freie Radikale und ROS in der Membran neutralisieren und so die Peroxidation von Membranlipiden begrenzen. Dies ist insbesondere in der Netzhaut von Bedeutung, wo die hohe Sauerstoffkonzentration und die Lichtexposition die Oxidation mehrfach ungesättigter Fettsäuren und damit eine Schädigung der Photorezeptoren begünstigen.(3,19) Darüber hinaus scheinen Lutein und Zeaxanthin die Bildung von Lipofuszin* in den RPE-Zellen zu verringern. Lipofuszin enthält unter anderem Produkte der Lipidperoxidation, reichert sich mit zunehmendem Alter im RPE an und kann unter dem Einfluss von blauem Licht mitochondriale Schäden und Apoptose auslösen.(17) Das Vorhandensein oxidierter Metabolite von Lutein und Zeaxanthin unter anderem im RPE, in der Augenlinse, in der Iris und im Corpus ciliare (Strahlenkörper)* untermauert die Annahme, dass diese Carotinoide eine wichtige Rolle beim Schutz des Augengewebes vor oxidativen Schäden spielen. Darüber hinaus könnten Carotinoide möglicherweise Schutz vor oxidativen Schäden bieten, indem sie α‑Tocopherol regenerieren und synergistisch mit Vitamin C zusammenwirken.(3,19)

Astaxanthin zählt zu den wirksamsten natürlichen Antioxidantien. Da dieses Carotinoid die Blut-Retina-Schranke passieren und sich in verschiedenen Augengeweben verteilen kann, bietet es möglicherweise Schutz vor oxidativen Schäden, die an der Entstehung und dem Fortschreiten verschiedener degenerativer Augenerkrankungen beteiligt sind.(56) Im Gegensatz zu vielen anderen Antioxidantien ist Astaxanthin über die gesamte Lipid-Doppelschicht der Zellmembran verteilt, wodurch es sowohl in den hydrophilen als auch in den hydrophoben Bereichen der Membran ROS neutralisieren und dadurch die Membranstruktur erhalten sowie die Lipidperoxidation hemmen kann. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass Astaxanthin die Konzentrationen von Markern für oxidativen Stress, so z. B. von Malondialdehyd (MDA) und Isoprostanen, senkt und die Aktivität endogener antioxidativer Enzyme, darunter SOD, erhöht.(57)

Neben seiner antioxidativen Wirkung besitzt Astaxanthin auch entzündungshemmende Eigenschaften. Astaxanthin hemmt – ebenso wie Anthocyane – die Aktivierung von NFκB, wodurch die Expression verschiedener proinflammatorischer Mediatoren abnimmt. Möglicherweise trägt dies dazu bei, das Wechselspiel zwischen oxidativem Stress und chronischer Entzündung zu durchbrechen, das bei verschiedenen Augenerkrankungen eine wichtige Rolle spielt.(57,58)

Darüber hinaus scheint Astaxanthin die Apoptose von retinalen Ganglien- und RPE-Zellen zu verringern. Dadurch kann Astaxanthin möglicherweise zum Schutz von retinalen Nervenzellen bei degenerativen Erkrankungen wie AMD, Glaukom und diabetischer Retinopathie beitragen.(57)

3. Förderung der Durchblutung

Im Gegensatz zu Lutein und Zeaxanthin scheint Astaxanthin zudem die Durchblutung des Auges zu beeinflussen. Dieser Effekt lässt sich möglicherweise dadurch erklären, dass Astaxanthin den Abbau von Stickstoffmonoxid (NO), einem wichtigen Regulator der Gefäßerweiterung, verringert. Klinische Studien zeigen, dass Astaxanthin die kapillare Durchblutung der Netzhaut, insbesondere im Bereich des Sehnervenkopfs, signifikant verbessern kann. Die verbesserte Mikrozirkulation könnte möglicherweise auch zu einer besseren Funktion des Ziliarkörpers (Corpus ciliare) beitragen, was mit einer verbesserten Akkommodationsfähigkeit und einer geringeren Augenermüdung in Verbindung gebracht wird. Darüber hinaus wird Astaxanthin hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf die Sehleistung und die Tiefenwahrnehmung untersucht, wenngleich weitere klinische Studien erforderlich sind, um diese Wirkungen näher zu belegen.(1,56)

Neben den möglichen Auswirkungen auf die Mikrozirkulation gibt es Hinweise darauf, dass Astaxanthin auch die Bildung pathologischer neuer Blutgefäße hemmen kann. In experimentellen Studien reduzierte Astaxanthin die Expression verschiedener Entzündungs- und Angiogenese-bezogener Mediatoren, darunter VEGF und VEGF-Rezeptor (VEGFR)*. Dadurch könnte Astaxanthin möglicherweise auch Schutz vor einer choroidalen Neovaskularisation bieten, einem wichtigen Merkmal der feuchten Form der AMD.(57)

Klinische Studien
Klinische Studien zeigen, dass einzelne Carotinoide einen positiven Einfluss auf verschiedene Aspekte der Sehfunktion haben können. So zeigte eine randomisierte, placebokontrollierte Studie an 59 gesunden Erwachsenen, dass eine tägliche Einnahme von 12 mg Lutein über einen Zeitraum von 16 Wochen zu einem signifikanten Anstieg der optischen Dichte des Makulapigments (Macula Pigment Optical Density - MPOD)* führte. Außerdem wurden Verbesserungen bei der Kontrastempfindlichkeit und Blendempfindlichkeit (Glare Sensitivity) festgestellt, während auch die Lutein-Serumkonzentrationen im Vergleich zu Placebo signifikant anstiegen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Lutein-Supplementierung zur Erhaltung der Sehfunktion beitragen kann, insbesondere unter Bedingungen, bei denen es zu einer Blendung kommt.(59) Ähnliche Ergebnisse wurden für Astaxanthin gefunden. Während sich frühere klinische Studien hauptsächlich auf Erwachsene konzentrierten, untersuchte eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Studie die Wirkung von Astaxanthin bei 64 Kindern im Alter von 10 bis 14 Jahren mit leichten bis mittelschweren Symptomen einer digitalen Augenüberanstrengung. Eine tägliche Einnahme von 4 mg Astaxanthin über einen Zeitraum von 84 Tagen führte im Vergleich zu Placebo zu einer signifikanten Verringerung der Augenbeschwerden. Darüber hinaus wurden Verbesserungen hinsichtlich der subjektiven visuellen Ermüdung, der Stereopsis (stereoskopische Tiefenwahrnehmung), des Pupillenlichtreflexes und der Tränenproduktion festgestellt. Es wurden keine signifikanten Auswirkungen unter anderem auf die Sehschärfe und die Akkommodationsfähigkeit festgestellt. Im Verlauf der Studie wurden keinerlei Nebenwirkungen von Astaxanthin beobachtet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Astaxanthin-Supplementierung die digitale Augenüberlastung verringern und verschiedene Aspekte der Sehfunktion unterstützen kann, auch bei Kindern mit intensiver Bildschirmnutzung.(60)

Die positiven Wirkungen der einzelnen Carotinoide wurden nicht nur getrennt, sondern auch in Kombination in verschiedenen klinischen Studien untersucht. So zeigte eine randomisierte, placebokontrollierte Studie an 115 gesunden jungen Erwachsenen, dass eine tägliche Nahrungsergänzung mit 10 mg Lutein und 2 mg Zeaxanthin über einen Zeitraum von einem Jahr zu einem signifikanten Anstieg sowohl der Serumkonzentrationen als auch der MPOD führte. Darüber hinaus verbesserten sich der Farbkontrast und die Erholung des Sehvermögens nach der Einwirkung von grellem Licht im Vergleich zum Placebo signifikant. Diese Ergebnisse untermauern die Annahme, dass eine Erhöhung der MPOD zu einer Verbesserung der Sehleistung und zu einer schnelleren Erholung des Sehvermögens nach der Einwirkung von grellem Licht beitragen kann.(61) Die genannten Aussagen werden durch eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Studie an 70 Erwachsenen gestützt, die täglich mehr als sechs Stunden vor einem Bildschirm arbeiteten. Sechs Monate lang erhielten sie 10 mg Lutein und 2 mg Zeaxanthin oder ein Placebo. Im Vergleich zum Placebo verbesserten sich die Tränenproduktion (Schirmer-Test), die Stabilität des Tränenfilms und die Erholung nach einer vorübergehenden Blendung. Im Hinblick auf subjektive Augenbeschwerden oder die Kontrastempfindlichkeit wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Die Kombination wurde zudem gut vertragen, und es wurden keine klinisch relevanten Veränderungen der Sicherheitsparameter oder schwerwiegende Nebenwirkungen beobachtet. Die Ergebnisse legen nahe, dass eine Supplementierung mit Lutein und Zeaxanthin vor allem positive Auswirkungen auf die Augengesundheit und trockene Augen bei Menschen haben kann, die lange Zeit vor dem Bildschirm verbringen.(62) Auch Beobachtungsstudien stützen eine mögliche schützende Wirkung von Lutein und Zeaxanthin. In einer prospektiven Kohortenstudie wurden über 100.000 Männer und Frauen im Alter von 50 Jahren und älter über einen Zeitraum von 24 bis 26 Jahren beobachtet. Eine höhere Zufuhr von bioverfügbarem Lutein und Zeaxanthin war mit einem geringeren Risiko verbunden, eine fortgeschrittene AMD zu entwickeln. Darüber hinaus wurde eine höhere Zufuhr anderer Carotinoide ebenfalls mit einem geringeren Risiko einer fortgeschrittenen AMD in Verbindung gebracht, was die Bedeutung einer carotinoidreichen Ernährung für die Augengesundheit weiter untermauert.(63)

Diese Ergebnisse werden weiter von Yoshida et al. (2023) unterstützt, die die Wirkung einer Kombination der drei Carotinoide Astaxanthin (6 mg), Lutein (10 mg) und Zeaxanthin (2 mg) bei gesunden Erwachsenen untersuchten, die regelmäßig am Bildschirm arbeiteten. Auch in dieser randomisierten, placebokontrollierten Studie führte eine achtwöchige Supplementierung zu einem signifikanten Anstieg der MPOD. Außerdem verbesserte sich die Hand-Augen-Koordination nach der Arbeit am Bildschirm im Vergleich zur Placebo-Gruppe signifikant. Es wurde jedoch kein signifikanter Einfluss auf die fließenden Verfolgungsbewegungen der Augen (smooth pursuit eye movements) festgestellt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Einnahme dieser Carotinoid-Kombination die Sehfunktion während oder nach der Arbeit am Bildschirm unterstützen kann.(58) Die Kombination dieser drei Carotinoide führte bei Patienten mit AMD zudem zu einer höheren Wahrscheinlichkeit einer Stabilisierung oder sogar Verbesserung von Sehschärfe, Kontrastempfindlichkeit und Sehfunktionen.(64)

Safran besteht aus den getrockneten Griffeln und Stempeln der Blüte von Crocus sativus L., einer stängellosen Pflanze aus der Familie der Schwertliliengewächse (Iridaceae). Sie wird weltweit aufgrund ihres charakteristischen Aromas und ihres bitteren Geschmacks als Gewürz geschätzt.(65) Die Pflanze wird vor allem im Iran sowie in anderen Teilen Asiens und im Mittelmeerraum angebaut und findet seit Jahrhunderten Anwendung in der traditionellen Medizin.(23) Phytochemische Untersuchungen haben gezeigt, dass die wichtigsten (pharmakologisch) wirksamen Bestandteile von Safran aus Bitterstoffen wie Picrocrocin, flüchtigen Verbindungen wie Safranal – das durch Hydrolyse von Picrocrocin entsteht – sowie Farbstoffen bestehen, darunter Crocetin und das Glykosid Crocin, das für die charakteristische gelbe Farbe von Safran verantwortlich ist.(65) Ein hochwertiger Safranextrakt wird bevorzugt auf die wichtigsten bioaktiven Inhaltsstoffe standardisiert. Ein Beispiel hierfür ist Crocuvisalides, ein Gesamtkomplex aus verschiedenen Wirkstoffen, die größtenteils aus einer standardisierten Menge an Crocinen bestehen.

In der traditionellen Pflanzenheilkunde wird Safranextrakt als Beruhigungsmittel für das Nervensystem, zur Stresslinderung, bei depressiven Beschwerden, als Aphrodisiakum, als schleimlösendes Mittel und zur Linderung von Krämpfen eingesetzt.(65) Heutzutage steht Safran vor allem wegen der potenziellen neuroprotektiven, antioxidativen, entzündungshemmenden und gefäßschützenden Eigenschaften seiner bioaktiven Inhaltsstoffe im Blickpunkt des Interesses. Aus diesem Grund wurden in den letzten Jahren zahlreiche Untersuchungen zur möglichen Rolle standardisierter Safranextrakte bei chronischen Erkrankungen durchgeführt, darunter altersbedingte Augenerkrankungen wie Makuladegeneration, diabetische Retinopathie und Glaukom.(23,65) Ein Beispiel für einen standardisierten Safranextrakt, der in mehreren Studien untersucht wurde, ist affroneye.

Wirkmechanismen

1. Antioxidative und entzündungshemmende Wirkung

Oxidativer Stress und chronische Entzündungen spielen bei verschiedenen degenerativen Augenerkrankungen eine wichtige Rolle. Crocin und Crocetin können reaktive Sauerstoffspezies neutralisieren und die körpereigene antioxidative Abwehr unterstützen. In experimentellen Modellen erhöhte Crocetin unter anderem den Glutathion- und SOD-Spiegel und senkte den Malondialdehyd-Spiegel, einen Marker für die Lipidperoxidation, ab. In RPE-Zellen ging dies mit geringeren oxidativen Membranschäden, dem Erhalt der Zytoskelettstruktur und einer höheren Zellüberlebensrate einher.(23,65)

Darüber hinaus können Inhaltsstoffe des Safrans entzündungsfördernde Signalwege, darunter NFκB, hemmen. Auch wurden in experimentellen Studien verschiedene antiapoptotische Wirkungen beschrieben. Diese Mechanismen können gemeinsam zum Schutz von Netzhautzellen vor Entzündungen und Zelltod beitragen.(23,65-67)

2. Neuroprotektive Wirkungen

Safran und insbesondere Crocin und Crocetin zeigen in experimentellen Modellen neuroprotektive Wirkungen auf retinale Nervenzellen und Photorezeptoren. Bei lichtinduzierten Netzhautschäden verringern sie den Verlust von Photorezeptoren, und die Morphologie sowie die elektrophysiologische Funktion der Netzhaut bleiben besser erhalten.(65,66) Die neuroprotektive Wirkung scheint somit nicht ausschließlich auf der antioxidativen Aktivität zu beruhen, sondern auf der Beeinflussung mehrerer zellulärer Stress- und Überlebenswege.(65,66)

3. Antiangiogene und gefäßschützende Wirkungen

Crocetin kann in präklinischen Modellen die Aktivität von VEGF beeinflussen und dadurch die Proliferation und Migration von Endothelzellen hemmen. Außerdem können Crocin und Crocetin die Expression von MMP-2 und MMP-9 verringern. Diese Matrix-Metalloproteinasen sind an der Remodellierung der extrazellulären Matrix und der choroidalen Neovaskularisation beteiligt.(23)

Zudem werden Auswirkungen auf die Sauerstoffdiffusion sowie auf die Durchblutung der Netzhaut und der Aderhaut beschrieben. Diese Befunde deuten auf mögliche zusätzliche antiangiogene und gefäßschützende Mechanismen hin, deren klinische Relevanz jedoch noch nicht ausreichend geklärt ist.(21,65,66)

Klinische Studien
AMD ist die am häufigsten untersuchte Indikation für eine Safran-Supplementierung. In einer randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie erhielten 60 Patienten mit trockener oder feuchter AMD sechs Monate lang täglich 30 mg Safranextrakt oder ein Placebo.(68) Nach drei Monaten hatte sich die Netzhautfunktion, gemessen mittels Elektroretinographie (ERG)*, in der Safran-Gruppe signifikant verbessert. Bei Patienten mit feuchter AMD wurde zudem nach sechs Monaten im OCT*-Scan (optische Kohärenztomographie) eine Abnahme der Netzhautdicke festgestellt, während bei trockener AMD keine signifikanten strukturellen Veränderungen gefunden wurden.(68)

Die Langzeitwirkungen wurden in einer offenen Verlängerungsstudie* an 93 Patienten mit leichter bis mittelschwerer AMD untersucht, die über einen Zeitraum von 12 Monaten täglich 20 mg Safran einnahmen. Ein Teil der Teilnehmer nahm darüber hinaus bereits ein AREDS2-Präparat* ein, die derzeitige Standard-Nahrungsergänzung bei intermediärer AMD, die unter anderem Lutein und Zeaxanthin enthält. Nach einem Jahr zeigte sich eine signifikante Verbesserung der Netzhautfunktion der Makula, auch bei Teilnehmern, die zusätzlich zu Safran bereits eine AREDS2-Supplementierung einnahmen. Die Sehschärfe hingegen veränderte sich kaum. Die ergänzende Einnahme von Safran wurde im Übrigen gut vertragen, da keine schwerwiegenden Nebenwirkungen beobachtet wurden.(69) Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit einer Übersichtsarbeit von Maggi et al. (2026), in der mehrere klinische Studien zur Safran-Supplementierung bei früher AMD zusammengefasst wurden. Die tägliche Einnahme von 20 mg Safran verbesserte bereits innerhalb von drei Monaten die Empfindlichkeit der Netzhaut und die Makulafunktion. Langzeituntersuchungen zeigten, dass diese funktionellen Verbesserungen bei täglicher Anwendung auch nach etwa einem Jahr noch vorhanden waren. Darüber hinaus berichteten einige Studien von einer Verbesserung der Sehschärfe, und es zeigte sich, dass das Ansprechen auf Safran nicht von genetischen Risikofaktoren für AMD abhängig war.(70)

Insgesamt deuten diese Studien darauf hin, dass eine Safran-Supplementierung die Netzhautfunktion bei Patienten mit AMD verbessern kann. Die Langzeitergebnisse legen nahe, dass diese Wirkungen über einen Zeitraum von mindestens 12 Monaten anhalten können, auch bei Patienten, die gleichzeitig ein AREDS2-Präparat einnehmen. Angesichts des chronischen Charakters der AMD sind weitere groß angelegte randomisierte Studien erforderlich, um die klinische Relevanz und die Langzeitwirkungen weiter zu bestätigen.(68-70)

AREDS2-Präparat: ein Nahrungsergänzungsmittel, das auf Grundlage der Age-Related Eye Disease Study 2 (AREDS2) entwickelt wurde. Die AREDS2-Formel enthält in der Regel Vitamin C (500 mg), Vitamin E (400 IE), Zink (80 mg oder 25 mg), Kupfer (2 mg), Lutein (10 mg) und Zeaxanthin (2 mg). 

Bestkorrigierte Sehschärfe: die höchstmögliche Sehschärfe bei optimaler Korrektur, beispielsweise mit einer Brille oder Kontaktlinsen. Der Messwert ist ein wichtiger Anhaltspunkt für die Beurteilung der Sehfähigkeit und etwaiger Sehbeeinträchtigungen.

Blut-Retina-Schranke: Schutzbarriere zwischen dem Blutkreislauf und der Netzhaut (Retina), die den Transport von Nährstoffen, Flüssigkeit und anderen Stoffen reguliert und so ein stabiles Milieu für die Netzhaut aufrechterhält. Die äußere Blut-Retina-Schranke wird vom retinalen Pigmentepithel (RPE) gebildet und trennt die Netzhaut von der Aderhaut.

Bruch-Membran: eine hauchdünne, elastische Barriere im Auge, die die Netzhaut von der darunter liegenden Aderhaut trennt. Diese Schicht fungiert als eine Art molekulares Sieb und ist für den Transport von Nährstoffen und Abfallstoffen im Auge von entscheidender Bedeutung.

Choriocapillaris: die innerste Schicht der Aderhaut (Choroidea) im Auge, die aus einem sehr dichten Netzwerk kleiner Kapillaren besteht.

Choroidale Neovaskularisation (CNV): Bildung neuer, empfindlicher Blutgefäße aus der Aderhaut (Choroidea) in Richtung der Netzhaut (Retina). Dies ist ein Merkmal der feuchten Form der altersbedingten Makuladegeneration.

Corpus ciliare (Ziliarkörper, Strahlenkörper): eine Struktur im Auge, die unter anderem den Ziliarmuskel umfasst und an der Fokussierung der Augenlinse sowie an der Produktion des Kammerwassers beteiligt ist.

Elektroretinographie (ERG): eine Untersuchungsmethode, bei der die elektrische Aktivität der Netzhaut als Reaktion auf Lichtreize gemessen wird. Damit lässt sich die Funktion verschiedener Zellen in der Netzhaut beurteilen.

Hyperosmolarer Tränenfilm: ein Tränenfilm mit einer erhöhten Konzentration an gelösten Stoffen (wie beispielsweise Salzen), da zu wenig Tränenflüssigkeit vorhanden ist oder diese zu schnell verdunstet. Dies kann zu einer Schädigung und Entzündung der Augenoberfläche führen.

Lipofuszin: gelbbraunes Pigment, das durch die Ansammlung von Abbauprodukten in Zellen entsteht. Im retinalen Pigmentepithel nimmt die Menge an Lipofuszin mit fortschreitendem Alter zu und kann zu oxidativen Schäden beitragen. 

Macula Pigment Optical Density (MPOD): optische Dichte des Makulapigments, ein Maß für die Dicke und Konzentration des Makulapigments im Gelben Fleck (Makula), das hauptsächlich aus den Carotinoiden Lutein, Zeaxanthin und Meso-Zeaxanthin besteht. Der MPOD-Wert wird schmerzfrei und nicht-invasiv gemessen, indem man die Absorption von blauem Licht in der Makula bestimmt. 

Mittlere Gesichtsfeldabweichung: ein Maß dafür, inwieweit die Empfindlichkeit des Gesichtsfeldes von dem für das jeweilige Alter üblichen Wert abweicht. Dies wird anhand von Lichtreizen unterschiedlicher Intensität gemessen und dient der Beurteilung von Veränderungen im Gesichtsfeld. 

Offene Verlängerungsstudie: eine Folgestudie, in der die Teilnehmer nach Abschluss einer früheren Studie eine Behandlung über einen längeren Zeitraum fortsetzen können. Sowohl die Teilnehmer als auch die Prüfer wissen dabei, welche Behandlung angewendet wird.

OCT, Optische Kohärenztomographie: ein bildgebendes Verfahren, mit dem hochauflösende Bilder von Strukturen im Auge erstellt werden. Die Aufnahmen zeigen beispielsweise einen Querschnitt der Netzhaut oder des Sehnervs. OCT wird häufig eingesetzt, um den zentralen Bereich der Netzhaut, die Makula (Gelber Fleck), detailliert abzubilden. 

Polyolweg: ein biochemischer Vorgang im Körper, bei dem Glukose über das Zwischenprodukt Sorbit in Fruktose umgewandelt wird.

Tight Junctions: enge Verbindungen zwischen benachbarten Epithelzellen unter anderem der Blutgefäße, durch die kein Wasser und auch keine anderen Moleküle und Ionen austreten können.

Trabekelwerk: schwammartiges Gewebe oder Sieb im Auge, das für den Abfluss der Augenflüssigkeit sorgt. 

Vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor (VEGF): Signalprotein, das die Bildung neuer Blutgefäße anregt. Eine erhöhte VEGF-Aktivität spielt eine wichtige Rolle bei der feuchten Form der altersbedingten Makuladegeneration und anderen Netzhauterkrankungen. 

VEGFR: Vascular Endothelial Growth Factor Receptor, Rezeptor auf der Oberfläche von Zellen, insbesondere von Endothelzellen und Blutgefäßen, an den VEGF bindet. Diese Bindung löst Signale aus, die unter anderem das Wachstum, die Bildung und die Durchlässigkeit von Blutgefäßen anregen.

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