Roche unterstützt den Arbeitskreis „Sehen und Leben"

Vitamin A von aussen gegen Hautalterung, von innen gegen Wachstumsstörungen

Zu den Folgen eines Vitamin A Mangels gehören Wachstumshemmung, gestörte Zelldifferenzierung, erhöhte Anfälligkeit gegen Infektionskrankheiten sowie krankhafte Veränderungen des Auges. Zur Prävention und Bekämpfung ernährungsbedingter Blindheit und anderer Mangelerkrankungen bietet der Arbeitskreis „Sehen und Leben" von Roche seit 1986 wissenschaftlich-technische Unterstützung, finanzielle Beiträge und kostenlose Abgabe von Vitamin A-Kapseln in bedürftigen Drittweltländern. Das Vitamin kommt aber nicht nur in Multivitaminpräparaten von Roche, sondern als Palmitat und Acetat auch in verschiedenen kosmetischen Produkten für Haar und Haut zum Einsatz. Es unterstützt nämlich die Bildung und Differenzierung neuer Keratinocyten in der Basalschicht der Haut.

1. Rohe Fischleber als Arznei der Seefahrer

Vitamin A wird im menschlichen und tierischen Organismus aus den in der pflanzlichen Nahrung enthaltenen Vorstufen des Vitamins gebildet. Diese als Provitamine A bezeichneten Carotinoide sind aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen zusammengesetzt und können von photosynthetisierenden höheren Pflanzen und Algen, aber auch Mikroorganismen aufgebaut werden. Unter den zahlreichen Carotinoiden sind alpha-, beta- und gamma-Carotin die wichtigsten Provitamine A. Enthalten sie auch Sauerstoff, werden sie Xanthophylle genannt. Sie schützen und unterstützen das für den pflanzlichen Energiestoffwechsel notwendige grüne Chlorophyll. Nach dem Verzehr werden die aus der Nahrung enthaltenen Provitamine enzymatisch vor allem in den Zellen der Darmschleimhaut in die fettlösliche, Retinol genannte, alkoholische Form des Vitamin A überführt. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Molekül beta-Carotin in zwei Moleküle Vitamin A gespalten werden. Aprikosen, Nektarinen, Karotten oder Paprika sind Beispiele für karotinreiches Obst und Gemüse. Carotine enthalten in ihrer C-Atomkette Doppelbindungen und weisen deshalb eine gelbe bis gelbrötliche Färbung auf. Die meisten Vitamin A-Formen dagegen sind farblos.
Natürliche Quellen an bereits vorgebildetem Vitamin A für die menschliche Nahrung sind tierische Produkte, wobei Leber, Butter und Eigelb über einen besonders hohen Gehalt davon verfügen. Auch Milch und Käse gehören zu den Vitamin A-Lieferanten. Vor allem die Seefische, Heilbutt oder Makrele, aber auch der Hai weisen sehr viel Vitamin A auf. Fischfressende Säugetiere wie beispielsweise der Eisbär enthalten aus diesem Grund in ihrer Leber solch hohe Vitamin A-Gehalte, dass Polarforscher oder Eskimos deren Verzehr vielfach mit schwerwiegenden Nebenwirkungen büssen mussten.

Andererseits wurde schon vor Jahrhunderten die bei Seefahrern gefürchtete und auf längeren Schiffsreisen aufgrund einseitiger Ernährung immer wieder auftretende Nachtblindheit erfolgreich durch den Verzehr roher Fischleber behandelt. Selbst den ägyptischen und griechischen Ärzten der Antike waren die typischen Symptome eines Vitamin A-Mangels wie Nachtblindheit und Veränderungen der Augenhornhaut bereits bekannt. Sie versorgten ihre Patienten ebenfalls mit roher Tierleber. Dorschleberöl fand wegen seiner wundheilenden Wirkung in Salben Anwendung, die zur Behandlung von Verletzungen und Hautreizungen wie etwa der Windeldermatitis von Kleinkindern dienten. Vitamin A und seine Derivate sind ausserdem Bestandteile hochwirksamer Medikamente gegen Akne und andere schwere, teilweise entstellende Hautkrankheiten.

2. Der Mangel hat fatale Folgen

Das Vitamin A fördert die Sekretion von Wachstumshormonen und unterstützt die Funktion der Netzhaut (Retina). In diesem Zusammenhang wird es auch als Wachstumsvitamin oder Retinol bezeichnet. Bei einer mangelhaften Versorgung wird das Wachstum gehemmt, und die Geschlechtsreife tritt verspätet ein. Vitamin A und Vitamin A-Säure werden für die Spermienbildung, die Produktion des männlichen Hormons Testosteron, die Ausreifung der Gelbkörper und Gewebszellen des Eileiters, Gebärmutterhalses und der Gebärmutter sowie für die Entwicklung der Embryonen benötigt.
Es wird vermutet, dass Vitamin A generell eine Reihe von Körperstrukturen auf zellulärer Basis beeinflusst wie die Membranen von Zellen und Organellen. Ausserdem wirkt es auf Enzyme des Zellstoffwechsels und die Biosynthese von Steroidhormonen und Glykoproteinen. Bei einem Defizit werden die Membranen daher vermutlich so labil, dass es zur vermehrten Abgabe von strukturauflösenden Enzymen kommt. Dies trägt voraussichtlich zur Degeneration und Verkümmerung der Keimdrüsen und der auskleidenden Gewebe des Genitaltraktes bei. Als Folgeerscheinung wird die Widerstandskraft des gesamten Organismus herabgesetzt, was sich vor allem in einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber Entzündungen und Infektionskrankheiten zeigt. Bei Tieren wurde ein häufigeres Auftreten von Entzündungen der Gebärmutterschleimhaut (Endometritis) oder der Milchdrüsen (Mastitis) festgestellt.
Der durch den Vitamin A-Mangel bedingte Verlust des Gewebsschutzes äussert sich bei Aussenhaut und Haaren als Trockenheit (Xerodermie) und vermehrter Verhornung, Schuppen- und Faltenbildung (Hyperkeratose). Die Haare werden verlieren ihren Glanz und fallen vermehrt aus. Die Schleimhäute reagieren mit einer gesteigerten Verkrustung (Keratinisierung), verminderten Aktivität der Schweiss- und Talgdrüsen sowie mit verringerter Schleimproduktion durch gestörte Drüsensekretion, die bis zur Einbusse des Riechvermögens führen kann.

3. Eine Normalisierung der Hornschicht ist möglich

Nur die beiden unteren Lagen der als Epidermis bezeichneten Oberhaut, die Basalzellen- und die Stachelzellenschicht, bestehen aus aktiven Hautzellen, die das mehrschichtig verhornte Plattenepithel der Körperoberfläche bilden. Die Keratinozyten der Keimzellschicht teilen sich etwa alle 24 Stunden und gelangen innerhalb von ungefähr 30 Tagen als verhornte Zellreste an die Oberfläche der Epidermis. Unter gleichbleibenden Stoffwechselbedingungen halten sich die Neubildung der Zellen und die Abstossung der Hornschuppen die Waage, so dass die Dicke der Oberhaut unverändert bleibt. Vitamin A und seine Derivate sorgen für einen normalen Ablauf der Verhornung. Sie steuern zusammen mit anderen Faktoren sowohl die Differenzierung als auch die Syntheseleistungen der zur Hautoberfläche vorrückenden Keratinozyten. Im Alter dauert der Weg dieser Zellen aus der Keimzellschicht bis in die Oberfläche der Haut etwa 45 Tage, wobei sich in entsprechendem Masse auch die Verweildauer der Zellen auf der Oberfläche erhöht. Es tritt allmählich eine Verdünnung des Epidermisgewebes auf. Die alternde Haut verliert dadurch einen Teil ihrer Barrierefunktion und wird oft trocken und rauh. Mikroorganismen und Allergene haben leichteren Zutritt ins Innere des Organismus.
Mit Vitamin A kann die Zellteilungsrate der Basalzellen gesteigert werden. Als Folge davon werden das lebende Epidermisgewebe verdickt und veränderte Hornschichtstrukturen wieder normalisiert. Damit ist eine Verbesserung der Barrierefunktion trockener Haut verbunden, was deren Feuchtigkeitsverlust verringert. Ob dies durch eine Verbesserung des Spannungszustandes der Haut (Turgor) erreicht wird oder eher durch eine vermehrte Produktion von Kollagen im Bindegewebe, ist unbekannt. Eine Stimulation der Kollagenbildung dürfte aber dazu beitragen, die Faltenbildung bei der alternden Haut etwas abzumildern. Vitamin A wirkt sich auch positiv auf die Haare aus, indem es die anomale Verhornung der Ausführungsgänge der Haarfollikel verhindert. Da der kosmetische Einsatz des Vitamin A-Alkohols (Retinols) wegen dessen Instabilität problematisch ist, wird Vitamin A üblicherweise in der Form seiner stabilen Ester-form Vitamin-A-Palmitat und Vitamin A-Acetat eingesetzt.

4. Bei schwachem Licht werden die „Stäbchen" aktiv

Die Retina des Auges enthält Stäbchen und Zapfen als Rezeptoren für das Licht. Die lichtempfindlichen Sehfarbstoffe sind in Membranscheibchen der Stäbchen- und Zapfen-Aussenglieder eingelagert. Die Zapfen dienen dem farbigen Sehen von Einzelheiten bei heller Beleuchtung. Das schwarz-weisse Sehen bei schwacher Beleuchtung wird durch die Stäbchen ermöglicht, wobei dieses Dämmerungssehen mit einem gewissen Sehschärfeverlust verbunden ist.
Die Sehfarbstoffe fungieren bei der Umwandlung des Lichtreizes in eine elektrische Erregung der Rezeptoren als Vermittler. In den Stäbchen befindet sich das Rhodopsin, welches aus dem Proteinanteil Opsin und dem Chromophor 11-cis-Retinal besteht. Retinal ist das Aldehyd des Retinols. Der Lichtreiz auf die dunkeladaptierte Retina führt am C11-Atom zu einer Umlagerung von der cis- zur all-trans-Form. Daraus entsteht unter Änderung der Proteinfaltung über Lumirhodopsin (Opsin + all-trans-Retinal) das Metarhodopsin II, welches über eine Verstärkerkaskade aus Enzymen die nervale Erregung bewirkt. Daraufhin zerfällt es wieder in Opsin und das all-trans-Retinal. Letzteres wird teils im Pigmentepithel gespeichert, teils in der Dunkelphase wieder zu 11-cis-Retinal umgelagert. Für diese Regeneration des Rhodopsin ist Energie notwendig.
Der rote Sehfarbstoff wird bei den Reaktionen entfärbt. Voraussetzung für die Bleichung ist, dass Licht von den Sehfarbstoffen absorbiert wird. Da dies beim Rhodopsin über den ganzen Wellenlängenbereich des sichtbaren Spektrums der Fall ist, können mit den Stäbchen nur Licht und Dunkel, nicht aber die verschiedenen Farben unterschieden werden. Die 3 aus 11-cis-Retinalen mit verschiedenen Opsinanteilen bestehenden und Jodopsine genannten Sehfarbstoffe der 3 Zapfentypen hingegen absorbieren jeweils nur Licht eines engen Wellenlängenbereiches, was eine Bedingung für das Farbensehen darstellt.
Das Absorptionsmaximum des lichtsensitiven purpurfarbenen Pigmentes Rhodopsins liegt bei 500 nm, weshalb nachts grünblaues Licht vergleichsweise am hellsten, rot am dunkelsten erscheint. Bei den farbempfindlichen Zapfen können drei Typen unterschieden werden: solche, die blauviolettes, solche, die grünes und solche, die gelbes Licht stark sowie rotes Licht noch ausreichend, aufnehmen. Mit diesen drei Zapfentypen, die jeweils eine der drei Grundfarben absorbieren und dadurch erregt werden, ist die Netzhaut in der Lage, die verschiedenen Farben zu erkennen.

Chronischer Mangel an Vitamin A oder seinen Vorstufen führt wegen der unzureichenden Rhodopsinbildung zu einem verminderten Dämmerungssehen mit beeinträchtigter Hell-Dunkel-Adaption und eventuell zu Nachtblindheit (Hemeralopie) mit gesteigerter Blendempfindlichkeit der Augen als Frühsymptom. Ausgeprägtere länger bestehende Mangelzustände verursachen häufig sogar schwerwiegende Veränderungen am Auge wie die „Augendarre" (Xerophthalmie) mit Verdickung, Austrocknung, Verhornung der Horn- und Bindehaut oder Hornhauterweichungen (Keratomalazie) mit Einschmelzvorgängen am Auge, Trübung oder geschwürigem Zerfall der Hornhaut, Lidverklebungen, Sekundärinfektionen.

5. Task Force „Leben und Sehen"

In vielen Entwicklungsländern treten derartige Mangelzustände grossflächig auf. Als Ursache kommt eine einseitige Ernährungsweise aus kultischen, wirtschaftlichen oder sozialen Gründen in Frage, die eine chronische Unterversorgung vor allem mit an Vitamin A reichen Nahrungsmitteln tierischen Ursprungs zur Folge hat. Seit seiner Gründung im Jahr 1986 hat daher der von der F. Hoffmann-La Roche Ltd gegründete und finanzierte, humanitäre Arbeitskreis „Sehen und Leben" über 800 Projekte in über 70 Ländern unterstützt. Während dieser Zeit wurden 29 Millionen Vitamin A-Kapseln verteilt, hauptsächlich an Kinder im Alter von 6 Monaten bis 5 Jahren. Ausserdem werden technische Unterstützung gewährt und Aufklärungskampagnen durchgeführt.

Querschnitt durch den rechten menschlichen Augapfel

Längsschnitt durch die Haut