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Metabolom

    Unter einem Metabolom verstehen Wissenschaftler die Gesamtheit jener Stoffwechselprodukte, die ein Gewebetyp zu einem bestimmten Zeitpunkt und unter spezifischen Bedingungen produziert, wobei sich damit Metabolitprofile erstellen lassen, um etwa die Wirkung neuer Wirkstoffe erforschen zu können. Solche Profile lassen sich etwa auch für Gehirnzellen erstellen, um etwa neurodegenerative Prozesse wie Morbus Parkinson untersuchen zu können. Parkinson ist bekanntlich durch spezifische Veränderungen der Gehirnzellen gekennzeichnet, wobei sich sowohl die Gestalt der Zellen wie auch ihre Funktion und die zugrunde liegenden Stoffwechselprozesse verändern. Bisher konnte man immer nur einige der zahlreichen Aspekte herausgreifen, um die Mechanismen der Krankheit zu beschreiben und besser zu verstehen, doch mit der Untersuchung des Metaboloms der Gehirnzellen können wesentlich mehr von jenen Substanzen analysiert werden, die Nervenzellen in den höheren, mittleren und tiefer liegenden Gehirnregionen produzieren. Dabei vergleicht man gesunde Gehirne und solche, bei denen neurodegenerative Prozesse stattgefunden haben – bisher in der Regel nur im Tierversuch. Für die Untersuchungen der Metabolitprofile setzt man das Verfahren der Gaschromatografie in Kombination mit Massenspektrometrie ein, die sich besonders für die Analyse komplexer Gewebeproben eignen. Mit Hilfe von Metabolitprofilen erhofft man vor allem bei der Erprobung potenzieller Wirkstoffe genauere Aussagen über deren Effekte auf die kranken Nervenzellen treffen zu können, als das mit mikroskopischen Verfahren oder durch die Analyse einzelner Biomoleküle möglich ist.

    Jüngste Studien unterstreichen die Bedeutung der Darm-Hirn-Achse und legen nahe, dass das menschliche Mikrobiom neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson beeinflussen könnte, da sich das Darmmikrobiom von Parkinson-Patienten von dem gesunder Menschen unterscheidet. Einige mikrobielle Stoffwechselprodukte (Metabolite) greifen gezielt Dopamin-produzierende Neuronen an, die bei der Parkinson-Krankheit eine entscheidende Rolle spielen. Ückert et al. (2023) isolierten und identifizierten diesen Metaboliten und setzten ihn menschlichen Dopamin-produzierenden Neuronen aus, wobei der Metabolit eine zerstörerische Wirkung zeigte, die zu einem Neuronenverlust ähnlich dem bei Parkinson führte. Die Wirkung dieses bakteriellen Metaboliten auf Fadenwürmer wurde getestet, die daraufhin Bewegungsstörungen und spezifische neuronale Muster zeigten, die denen von Menschen mit Parkinson ähneln.


    Der Begriff Metabolom wurde in Analogie zu den Begriffen Genom, Transkriptom und Proteom geprägt und leitet sich vom Begriff des Metabolismus  ab.

    Literatur
    Ückert, Anna-Katharina, Rütschlin, Sina, Gutbier, Simon, Wörz, Nathalie Christine, Miah, Mahfuzur R., Martins, Airton C., Hauer, Isa, Holzer, Anna-Katharina, Meyburg, Birthe, Mix, Ann-Kathrin, Hauck, Christof, Aschner, Michael, Böttcher, Thomas & Leist, Marcel (2023). Identification of the bacterial metabolite aerugine as potential trigger of human dopaminergic neurodegeneration. Environment International, 180, doi:10.1016/j.envint.2023.108229.

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