Die Vermessung der Lipide: Forscher erstellen Atlas des menschlichen Fettgewebes

In unseren Zellen gibt es vier verschiedene Klassen von Biomolekülen: Die DNA speichert Informationen, Proteine führen einen Großteil der zellulären Aufgaben aus, Zucker stellen dafür Energie bereit und sind wichtige Bestandteile des Bindegewebes. Zusätzlich gibt es Lipide, die Membrane um Zellen bilden, Zellorganellen voneinander abtrennen und als Botenstoffe wirken.

Alle Biomoleküle unterliegen einer strengen Regulation und sind über Signalwege eng vernetzt. Krankheiten wie Adipositas können diese Regulation stören, doch bei der Masse an Biomolekülen und Signalwegen ist die Ursachensuche schwierig. In einem ersten Schritt müssen deshalb alle Biomoleküle analysiert und charakterisiert werden, um herausfinden zu können, welche Komponenten in den Signalwegen wichtig sind.

Lipide analysieren, zuordnen und im Atlas verorten

Mike Lange hat sich dieser Aufgabe angenommen und erstellt eine Übersicht über die Lipide in einem Gewebe, eine Art Atlas des weißen Fettgewebes. „Computergestützte Analysen haben gezeigt, dass es theoretisch bis zu 40.000 verschiedene Lipidspezies geben kann. Welche genau die in weißem Fettgewebe sind und in welchen Konzentrationen sie vorkommen, ist nicht bekannt.

Ich analysiere sie deshalb im Fettgewebe, ordne sie ihrer jeweiligen Klasse zu und dann bekommen sie einen Platz in dem Atlas“, sagt Mike Lange, der aus der Forschergruppe von Dr. Maria Fedorova am Institut für Bioanalytische Chemie am BBZ ist. Mithilfe der Ultrahochleistungs-Flüssigchromatographie, gekoppelt an ultrahochauflösende Massenspektrometrie, trennt er die einzelnen Lipide voneinander und ermittelt ihre Masse sowie ihre molekularen Eigenschaften. Zunächst sollen alle Lipide zusammengetragen und digital in einem metabolischen Netzwerk miteinander verknüpft werden.

Besseres Verständnis kommt Prävention, Vorhersage und Therapie zugute

Die gewonnenen Daten lassen sich dann mit der Zusammensetzung des Fettgewebes verschiedener Patienten vergleichen: Welche Lipide sind beispielsweise bei Patienten mit Adipositas stärker ausgeprägt? Und warum entwickelt ein Betroffener Folgeerkrankungen wie Diabetes, ein anderer aber nicht?

„Die Forschung hat gezeigt, dass Patienten mit einem höheren Anteil an viszeralem Fettgewebe, das sich um Organe herum bildet, ein höheres Risiko für Folgeerkrankungen haben. Bislang ist aber nicht im Detail verstanden, warum das so ist. Wir wollen diese molekularen Mechanismen identifizieren und das Zusammenspiel der Biomoleküle besser verstehen“, so Lange. Dann könnten pharmakologische Interventionen gezielter ansetzen und Biomarker zur besseren Prävention und Vorhersage von Krankheiten abgeleitet werden.

Tagung findet zum ersten Mal in Deutschland statt

Der aktuelle Stand des Forschungsprojekts, das im Rahmen des e:Med Forschungsprogramms durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert wird, wird auf dem 7. Europäischen Lipidomics Treffen vorgestellt. Dazu erwarten die Veranstalter vom 27. bis zum 29. September etwa 170 Wissenschaftler aus aller Welt im BBZ. In diesem Jahr findet die Tagung zum ersten Mal in Deutschland statt.

„Nachdem Lipide in der Vergangenheit stiefmütterlich behandelt worden sind stehen sie zunehmend im Fokus des wissenschaftlichen Interesses, da sie im Körper wichtige Funktionen ausüben und ausgewählte Lipide bereits bei der Diagnostik verschiedener Erkrankungen wie zum Beispiels Krebs, Diabetes und Atherosklerose angewendet werden“, sagt Dr. Jürgen Schiller vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Medizinischen Fakultät, der die Tagung zusammen mit Dr. Maria Fedorova organisiert hat. „Lipide sind strukturell außerordentlich vielfältig und gehen weit über das hinaus, was man typischerweise als ‚Fette‘ kennt. In Körperflüssigkeiten können oft hunderte, strukturell unterschiedliche Lipidspezies nachgewiesen werden, was extreme Ansprüche an die zur Anwendung kommenden analytischen Verfahren stellt“, so Fedorova.

Mike Lange
Institut für Bioanalytische Chemie
Telefon: +49 (0) 341 97 31 334