Identifizierung sowie Quantifizierung von Lipid-Schlüsselmetaboliten des Diabetes Mellitus und des metabolischen Syndroms mittels massenspektrometrischer Verfahren

FSMI 2013

Vortrag von P. Werner, 19.02.2013

Philipp Werner1; Clara Weigelt2; Ernst Meiß1; Jörg Heeren2; Fischer Markus1

1 HAMBURG SCHOOL OF FOOD SCIENCE – www.hsfs.org
2 UNIVERSITÄTSKLINIKUM HAMBURG EPPENDORF – Institut für Bioch. und Mol. Zellbiologie – www.uke.de


Trotz der hohen Prävalenz des Diabetes Mellitus und des metabolischen Syndroms, sowie der daraus resultierenden sozioökonomischen Folgen sind die heute angewendeten diagnostischen  Verfahren lediglich dazu geeignet, einen bereits prävalenten Diabetes Mellitus zu erkennen. Einer schnellen und validierten Methode zur Frühdiagnostik, besonders des Diabetes Mellitus Typ II, käme somit eine besondere Bedeutung zu. Das dargestellte Promotionsvorhaben befasst sich mit dem Identifizieren und Analysieren von Lipid-Schlüsselmetaboliten zu Diabetes Mellitus und dem metabolischen Syndrom, welche eine auf Massenspektrometrie basierende Diagnostik und Frühdiagnostik des Diabetes Mellitus aus minimalinvasiv gewonnenen Proben, wie Blut oder Urin, ermöglichen und zu einem besseren Verständnis der Stoffwechselvorgänge während der Entstehung eines prävalenten Diabetes Mellitus führen sollen. Methodisch basiert das Vorhaben auf dem Auffinden entsprechender Lipid-Schlüsselmetabolite durch den Vergleich der Lipidmuster von Proben diabetischer und gesunder Individuen bzw. der Analyse von Veränderungen einzelner Lipid-Schlüsselmetabolite während des Krankheitsverlaufs. Auf diese Weise identifizierte, zur Diagnostik und Frühdiagnostik von Diabetes Mellitus und dem metabolischen Syndrom geeignete, Lipid-Schlüsselmetabolite werden anschließend in eine Screening-Methode zur absoluten Quantifizierung implementiert.

Eine besondere Bedeutung kommt bei diesem analytischen Vorgehen der Extraktion der Metabolite zu. Besonders bei der Extraktion aus Blutplasma bzw. –Serum muss beachtet werden, dass bestimmte Bestandteile, wie beispielsweise Proteine, vollständig abgetrennt werden müssen, da sie die spätere Analyse stören können. Neben sehr einfachen und schnellen Extraktionsmethoden, welche für einen qualitativen Nachweis für eine Vielzahl von Metaboliten verschiedener Stoffklassen geeignet sind, empfiehlt es sich spezielle Extraktionsmethoden für Metabolite bestimmter Polaritäten oder Stoffklassen zu entwickeln, damit eine möglichst quantitative Extraktion erreicht werden kann. Eine solche Methode wurde für unpolare Substanzen im besonderen Hinblick auf die Lipidklasse der Sphingolipide entwickelt.

Es hat sich gezeigt das mit Flüssigkeitschromatographie gekoppelte massenspektrometrische Systeme in der Lage sind in einem Analyseschritt mehrere hundert bis über tausend Metabolite qualitativ und vielfach auch quantitativ nachzuweisen. Im Hinblick auf die große Diversität der während der Ätiologie des metabolischen Syndroms und des Diabetes Mellitus auftretenden Stoffwechselveränderungen, welche sich in qualitativen und quantitativen Veränderungen von Metaboliten unterschiedlichster Stoffeigenschaften äußert, wurden jeweils Methoden zur Detektion und Identifikation von Metaboliten unterschiedlicher Polaritätseigenschaften entwickelt.

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