Dresdner Wissenschaftler entwickeln neues Shotgun-Lipidomics-Verfahren zum molekularen Profiling von Fettgewebe

Das Paul Langerhans Institut Dresden (PLID), Partner im DZD, und das Universitäts­klinikum Carl Gustav Carus an der TU Dresden haben sich mit der Lipotype GmbH zusammenge­tan und ein neuartiges Lipidomics-Verfahren zum molekularen Profiling von braunem und weißem Fettgewebe entwickelt. Die Ergebnisse dieser Zusam­menarbeit wurden nun in der Zeitschrift ‘Molecular Metabolism‘ veröffent­licht.

Das Fettgewebe besteht zu mehr als 99% aus sogenannten Speicherlipiden, haupt­sächlich Triglyceriden, die in der Zelle in Form von Lipidtröpfchen gespeichert werden. Bemerkenswerterweise reichen aber die übrigen 0,5-1% der Lipide aus, um eine metabolisch aktive Zelle in ihrer ganzen Komplexität aufzubauen. Trotz der enormen Bedeutung von Fettgewebe für die menschliche Gesundheit und deren Einfluss auf bestimmte Krankheiten, wie beispielsweise Diabetes, stand bisher keine standardisierte Methode zur Verfügung, um das zelluläre Lipidom quantitativ und reproduzierbar zu analysieren. Diesem Problem haben sich das Paul Langerhans Institut Dresden (PLID, www.plid.de), das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung (DZD, www.dzd-ev.de) das Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus an der TU Dresden (IKL, www.uniklinikum-dresden.de/de/das-klinikum/kliniken-polikliniken-institute/ikl) sowie die Lipotype GmbH (www.lipotype.com) angenommen. Ihre gemeinsame Vision einer omics-getriebenen Klinik trug nun zur Entwicklung eines Lipidomics-Protokolls für die Untersuchung von Fettgewebe bei.

Die Shotgun-Lipidomics-Technologie erlaubt die Identifikation einer großen Anzahl von Lipidmolekülen sowie die Untersuchung ihrer Rolle in biologischen Systemen, und kann dabei sowohl für Zellkulturen, Flüssigkeiten als auch Gewebe angewendet werden. Jedoch beeinträchtigt die Dominanz von Triglyceriden im Fettgewebe den Nachweis der verbleibenden zellulären Lipide, was deren Quantifizierung stark erschwert. "Unsere neu entwickelte Shotgun-Lipidomics-Methode verfügt daher über ein Lipidextraktionsverfahren, welches speziell für diese Herausforderung ent­wickelt wurde", sagt Dr. Ünal Coskun, Gruppenleiter am PLID der Medizinischen Fakultät der TU Dresden und Seniorautor der Studie. Sein Forschungsteam nutzte das neue Protokoll, um gewebespezifische und diätabhängige Unterschiede im mageren und adipösen Fettgewebe zu untersuchen. "Wir konnten beobachten, dass braunes Fettgewebe ein ausgeprägtes lipidomisches Profil aufweist. Es reagier­te auf fettreiche Ernährung, indem es seine Lipidzusammensetzung veränderte, welches sich in Richtung weißes Fettgewebe verschob", erklärt Dr. Michal Grzybek, Erstautor der Studie. "Interessanterweise förderte die ernährungsbedingte Adiposi­tas eine umfassende Umgestaltung des Lipidoms, bei der alle beobachteten Fettge­webe einen signifikanten Anstieg an längeren und ungesättigten Triacylglycerid- und Phospholipidarten aufwiesen", so Dr. Christian Klose, Leiter der Abteilung Forschung und Entwicklung der Lipotype GmbH weiter.

Dieses neue und validierte Protokoll soll in Zukunft das systematische molekulare Profiling von Fettgewebe erleichtern, da es neben einer hohen Reproduzierbarkeit auch einen linearen Dynamikbereich für alle Lipidklassen bietet. Es kann nicht nur in allen Arten von Fettgewebe sondern auch in anderen fettreichen Organen genutzt und in weitere omics-Ansätze der präklinischen Forschung integriert werden. "Ich freue mich zu sehen, dass PLID, IKL und Lipotype, inspiriert von der Vorstellung einer zukünftig omics-beeinflussten klinischen Umgebung, eine Methode entwickelt haben, die das Potenzial hat, unser Verständnis der molekularen Stoffwechseldyna­mik bei der Pathogenese von Fettleibigkeits-assoziierten Erkrankungen zu verbes­sern", fasst Prof. Triantafyllos Chavakis, Direktor des IKL am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus an der TU Dresden zusammen.

Originalpublikation:
Grzybek, M.; Palladini, A.; Alexaki, V. I.; Surma, M. A.; Simons, K.; Chavakis, T.; Klose, C. & Coskun, Ü. Comprehensive and quantitative analysis of white and brown adipose tissue by shotgun lipidomics. Molecular Metabolism.
doi: 10.1016/j.molmet.2019.01.009
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212877818311141?via%3Dihub

Kontakt:
Dr. Ünal Coskun
Paul Langerhans Institut Dresden des Helmholtz Zentrums München am Universitätsklinikum und der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden
Membran Biochemie
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