Am Werner Siemens Imaging Center in Tübingen sucht Christoph Trautwein mittels hoch moderner Spektroskopie-Methoden nach winzigen Molekülen in Gewebe, Blut, Urin oder Gehirnflüssigkeit. Die sogenannte Metabolomik wird in Zukunft dazu beitragen, Krankheiten wie Demenz noch besser zu verstehen und rascher zu diagnostizieren.

Zucker, Fette, Hormone: Um richtig zu funktionieren, braucht der Körper eine Unzahl an winzigen Molekülen. Diese sogenannten Metaboliten entstehen als Zwischenstufen oder Abbauprodukte von Stoffwechselvorgängen. Ihre Zusammensetzung unterscheidet sich von Mensch zu Mensch – sie hängt nicht nur vom Erbgut ab, sondern auch vom Alter, von der Ernährung oder vom Zustand des Immunsystems.

«Die Messung einzelner Metaboliten wie Glucose, Laktat oder Kreatinin ist in der medizinischen Praxis schon lange etabliert», sagt Christoph Trautwein, Gruppenleiter am Werner Siemens Imaging Center (WSIC) in Tübingen. Im letzten Jahrzehnt aber begann sich ein Forschungsfeld zu etablieren, das weit über die Messung eines Einzelmoleküls hinausgeht: die Metabolomik. Dabei geht es letztlich darum, die Gesamtheit der Metaboliten in einer Zelle oder in einem Organismus zu erfassen.

Um Metaboliten zu messen, gibt es verschiedene Methoden. Eine, die Trautwein mit seiner Forschungsgruppe in Tübingen anwendet, ist die sogenannte Kernspinresonanzspektroskopie (NMR). Dabei werden Atomkerne durch ein starkes und homogenes Magnetfeld dazu angeregt, ihren Zustand zu ändern. Dadurch lassen sich diverse Moleküle voneinander unterscheiden. «Normalerweise untersuchen wir Extrakte von Gewebe sowie Blutserum- oder Urinproben mit dieser Methode», erklärt Trautwein.

Hinweise auf Demenz

Die Konzentrationen der verschiedenen Metaboliten, die so erfasst werden, lassen sich beispielsweise verwenden, um Hinweise auf Krankheiten zu finden. So hat Trautwein mit seinem Team für eine kürzlich publizierte Studie (1) 27 Metaboliten im Blutserum und 45 in der Gehirnflüssigkeit von gesunden Menschen mit jenen bei Patienten mit leichter Demenz und schwerer Demenz verglichen. «Wir fanden für jede dieser drei Gruppen signifikante und spezifische Metaboliten», sagt Trautwein. Das bedeutet: Solche Metabolom-Messungen könnten in Zukunft dazu beitragen, Demenzerkrankungen nachzuweisen – zumal die Methode gut korrelierte mit bisherigen Alzheimer-Indikatoren wie dem Beta-Amyloid-Peptid.

Wichtige Hinweisgeber auf Demenzerkrankungen könnten aber auch sogenannte Lipoproteine sein, die Fette und Cholesterin im Körper transportieren. «Man weiss, dass es im Alter zu Störungen im Lipoprotein-Stoffwechsel kommt, die zu Gefässverkalkungen, Bluthochdruck und Herzkreislauf-Erkrankungen führen können», sagt Trautwein. «Dies begünstigt Demenz und Parkinson.» Tatsächlich fanden er und seine Kollegen in einer letztes Jahr publizierten Studie (2) deutliche Unterschiede in Lipoprotein-Klassen und -Subklassen zwischen Alzheimerpatienten und gesunden Menschen.