Metabolische Aktivität von Braunem Fettgewebe überprüfen

© G. Diot/TUM
Seit braunes Fettgewebe bei Erwachsenen nachgewiesen wurde, steht es im Fokus der... Braunes Fettgewebe agiert bei Kälte wie ein Heizorgan, mit zunehmendem Alter nimmt diese Stoffwechselaktivität beim Menschen aber ab. Auch bei Diabetikern oder Adipösen ist es weniger aktiv. Deshalb forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Faktoren, die das braune Fett aktiv halten könnten. Es besitzt nämlich die Fähigkeit, Energie aus Kohlenhydraten und Fett zu verbrennen, und ist daher für Therapien gegen Adipositas oder Diabetes von großem Interesse. Beim Messen der Aktivität des braunen Fettes mit der herkömmlichen Methode werden bisher radioaktive Substanzen, so genannte Tracer injiziert, die am Stoffwechsel teilnehmen und so den Gewebeumsatz beobachtbar werden lassen. Die Autoren der aktuellen Arbeit haben jedoch eine neue, nicht-invasive Methode entwickelt, mit der erste Messungen am Menschen erfolgreich waren.

Lasermethode geht unter die Haut

Das Team um Prof. Dr. Vasilis Ntziachristos, Direktor des Instituts für Biologische und Medizinische Bildgebung am Helmholtz Zentrum München (IBMI), konnte eine Beziehung zwischen der lokalen metabolischen Aktivität des Gewebes und den Veränderungen der Sauerstoffsättigung des roten Blutfarbstoffes (Hämoglobin) nachweisen. Messen konnten sie dies durch Multispektrale Opto-Akustische Tomographie, kurz MSOT. Ntziachristos, MSOT-Pionier und Leiter des Lehrstuhls für Biologische Bildgebung an der TUM erklärt die Methode so: „Ein Laserstrahl sendet Lichtimpulse etwa zwei bis drei Zentimeter tief ins Gewebe. Dieses Licht wird von Geweben absorbiert, die Hämoglobin enthalten, wodurch sie sich minimal erwärmen und vorübergehend ausdehnen. Diese Ausdehnung erzeugt Schallwellen, die gemessen werden können.“

Durchblutung und Sauerstoff als Marker für braunes Fett

„Der erhöhte Stoffwechsel des braunen Fettgewebes wird durch eine gesteigerte Blutzirkulation und Sauerstoffverwertung gedeckt, die im Gewebe ebenso wie in dem venösen Abfluss durch MSOT sichtbar wird", erklärt Prof. Martin Klingenspor vom Lehrstuhl für Molekulare Ernährungsmedizin am Else Kröner Fresenius-Zentrum der TUM. „Das bedeutet: Durchblutung und Veränderung der Sauerstoffsättigung im Blut sind Marker für die Stoffwechselaktivität des braunen Fettes.“ Somit könne „die neue Methode zu einem Schlüsselinstrument beim Messen von Stoffwechsel-parametern im Gewebe werden", sagt Prof. Ntziachristos. „Das kann das Verständnis von Stoffwechselvorgängen nicht nur bei Patienten, sondern auch bei gesunden Menschen revolutionieren." Denn MSOT ermögliche es, eine erhöhte Anzahl von Gewebsparametern zu untersuchen, die über den Stoffwechsel hinausgehen wie etwa Entzündungen oder das Wachstum von Blutgefäßen.
Die Kombination aus sicherer nichtionisierender Strahlung und einem tragbaren Gerät soll künftig ihren Einsatz in ambulanten Bereichen fördern. Ein nächster Schritt wird sein, die Genauigkeit der Technologie zu überprüfen anhand von Medikamenten und deren Wirkweise auf den aktiven Fettanteil des Körpers.  Weitere Informationen

Original-Publikation:
Reber, J. et al. (2018): Non-invasive Measurement of Brown Fat Metabolism Based on Optoacoustic Imaging of Hemoglobin Gradients. Cell Metabolism, DOI: 10.1016/j.cmet.2018.02.002