Parkinson: Metabolitprofile liefern Wirkhinweise

19. Mai 2015
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Durch die Analyse des Metaboloms von Gehirngeweben konnten für bestimmte Hirnregionen Stoffwechselprofile bestimmt werden, mit denen sich neurodegenerative Prozesse genauer beschreiben lassen. Auch die Wirkung therapeutischer Wirkstoffe lässt sich so besser erforschen.

„Unsere Ergebnisse, die wir an Mäusen erzielt haben, sind sehr vielversprechend“, sagt Manuel Buttini, Studienleiter vom Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) der Universität Luxemburg: „Sie eröffnen die Möglichkeit, neurodegenerative Erkrankungen, wie zum Beispiel Parkinson, besser zu verstehen und Ansätze für neue Therapieverfahren zu entwickeln“. Außerdem lässt sich mit Metabolitprofilen, wie wir sie erstellt haben, die Wirkung neuer therapeutischer Wirkstoffe besser erforschen als mit gängigen Methoden.“

Neurodegenerative Prozesse wie Parkinson sind durch spezifische Veränderungen der Gehirnzellen gekennzeichnet: Die Gestalt der Zellen ändert sich ebenso wie ihre Funktion und die zugrundeliegenden Stoffwechselprozesse. Bisher konnten Wissenschaftler immer nur einige der zahlreichen Aspekte herausgreifen, um die Mechanismen der Krankheit zu beschreiben und besser zu verstehen. Mit der Untersuchung des Metaboloms haben die LCSB-Forscher einen wesentlich umfassenderen Ansatz möglich gemacht: Sie können jetzt Hunderte von Substanzen analysieren, die Nervenzellen in den höheren, mittleren und tiefer liegenden Hirnregionen von Mäusen produzieren. Dabei betrachten sie sowohl gesunde Gehirne, als auch solche, bei denen neurodegenerative Prozesse stattfinden.

„Für die Untersuchungen der Metabolitprofile haben wir Verfahren der Gaschromatografie in Kombination mit Massenspektrometrie eingesetzt. Diese eignen sich besonders für die Analyse komplexer Gewebeproben“, erklärt Dr. Christian Jäger, einer der drei Hauptautoren der Studie. Mit diesen Metabolismus-Studien können sowohl bereits bekannte als auch noch unbekannte Substanzen in den Gewebeproben erfasst werden. Anschließend haben die LCSB-Wissenschaftler bioinformatische Verfahren wie das sogenannte Machine learning eingesetzt, um daraus metabolische Profile für die einzelnen Hirnregionen abzuleiten.

Genauere Aussagen möglich

Federführend dabei war der zweite Hauptautor, Dr. Enrico Glaab: „Es hat sich gezeigt, dass Veränderungen bei einer Vielzahl von Substanzen charakteristisch für einen bestimmten Zustand der Gehirnzellen in einer der Hirnregionen sind.“ Durch den Vergleich mit mikroskopischen Zelluntersuchungen konnten die LCSB-Forscher dann sehr genau beschreiben, welche metabolomischen Profile für bestimmte Entwicklungsstadien neurodegenerativer Prozesse charakteristisch sind.

„Unsere Erkenntnisse sind zum einen wichtig für die Entdeckung besserer Therapieverfahren im Bereich Neurodegeneration“, sagt Dr. Manuel Buttini, „und zum anderen auch für die Entwicklung neuer Medikamente gegen Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer: Mit Metabolitprofilen bekommt man bei der Erprobung potenzieller Wirkstoffe viel genauere Aussagen über deren Effekte auf die kranken Nervenzellen, als das mit mikroskopischen Verfahren oder durch die Analyse einzelner Biomoleküle möglich ist.“

Originalpublikation:

The Mouse Brain Metabolome
Christian Jäger et al.; Am J Pathol, doi: 10.1016/j.ajpath.2015.02.016; 2015

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