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Dynamisch und intravital – neue Imaging-Methoden ermöglichen Einblicke in den Fettstoffwechsel

Tuesday, 08. February 2011

Einem interdiziplinären Forscherteam aus Hamburg und Dresden gelang es erstmals, den dynamischen Prozeß des Stoffwechsels in braunem Fettgewebe im lebenden Organismus ultrastrukturell und hoch-auflösend darzustellen - beginnend bei der Verarbeitung im Blut bis zur anschließenden Aufnahme im intakten Gewebe. Die Imaging-Forschungsgruppe des Heinrich-Pette-Instituts (HPI) wendete hierfür hochmoderne Methoden der Nanotechnologie, Kryo-Elektronenmikroskopie und der so genannten konfokalen Intravitalmikroskopie an. Erschienen ist die Studie jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature Medicine (1).

Das durch die Biochemiker Dr. Bartelt und Prof. Heeren des Universitätsklinikums-Eppendorf in Hamburg (UKE) geleitete Forscherteam zeigte erstmals bis auf die molekulare Ebene im intakten Gewebe die Auswirkung von Kälte auf den Fettstoffwechsel. Mäuse wurden kurz Kälte ausgesetzt und anschließend verfolgten die Forscher im lebenden Organismus, dass Triglycerid-reiche Lipoproteine schnell aus dem Blutplasma entfernt wurden und in das so genannte braune Fettgewebe einwanderten. Dieser Prozess war abhängig von der lokalen Aktivität eines Enzyms, der Lipoprotein Lipase, sowie des Transmembran-Rezeptors CD36.

Ermöglicht wurden diese Erkenntnisse auch durch die deutschlandweit einmalige Expertise im Bereich der Bildgebung am Heinrich-Pette-Institut. „Wir haben hier erstmals ultraschnelle konfokale Hochleistungsmikroskopie am lebenden Organismus, also intravital, angewendet, um die Verarbeitung der Lipide beginnend vom Blutkreislauf bis hin ins braune Fettgewebe darstellen zu können. Das war möglich, weil wir die Lipoproteine mit Nanopartikeln sichtbar gemacht haben“, erklärt Heinrich Hohenberg, der Leiter der Imaging-Forschungsgruppe. Die markierten Lipoproteine ließen sich im Gewebe auf Bildern der Magnetresonanz-Tomographie (Prof. Adam, UKE) nachweisen. Und das gleiche Fettgewebe konnte dann anschließend durch schonende Kryotechnik hochauflösend und dreidimensional untersucht werden. „Dabei lassen sich nicht nur die markierten Lipide abbbilden, sondern mit unserer am HPI entwickelten Kryomethode bleibt die Ultrastrukur des empfindlichen Fettgewebes voll erhalten.“

Ergänzt wurde dieses hochmoderne Spektrum bildgebender Verfahren durch die am HPI entwickelte Environmental Scanning Mikroskopie. Sie gewährleistet eine lebensnahe elektronenmikroskopische Analyse von intakten Geweben im hydrierten Zustand. „Dies alles sind Techniken, mit denen wir dynamische Prozesse vom Organ bis in kleinste Ultrastrukturen darstellen können. Basierend auf den neu entwickelten Methoden beginnen wir nun auch die Wege eines viraler Erreger im Organismus, Gewebeverband oder in der Zellstruktur dynamisch zu visualisieren“, so Hohenberg.

(1) Bartelt, et al., 2011, Nature Medicine, (17): 200–205, doi:10.1038/nm.2297
Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance