Untersuchung oxidierter, (patho)physiologisch-relevanter Phospholipide mit massenspektrometrischen Verfahren und Verbesserung ihrer Detektion mittels MS Imaging

• Antragstellerin: Dr. Kathrin Engel
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511424302

Lipide sind essentielle Zellmembranbestandteile, die in allen Geweben in vergleichsweise hohen Konzentrationen vorkommen. Eine übermäßige Generierung freier Radikale, z.B. reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies (ROS bzw. RNS) bei Entzündungsreaktionen, kann insbesondere ungesättigte Phospholipide (PL) oxidativ verändern. Oxidierte Lipide und von ihnen abgeleitete Produkte spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von z.B. Herz-Kreislauferkrankungen, Diabetes, Arteriosklerose und Krebs. Der Nachweis oxidierter PL, vor allem ortsaufgelöst in Geweben, stellt eine große Herausforderung dar, da geeignete Nachweismethoden bislang nur eingeschränkt verfügbar sind. Die Analytik dieser Oxidationsprodukte ist aus zwei Gründen schwierig: zum einen sind manche Oxidationsprodukte wie z.B. Hydroperoxide unter Bedingungen der MALDI-MS (matrix-assisted laser desorption/ionization-Massenspektrometrie), die hier zur Anwendung kommen wird, kaum direkt nachweisbar, weil sie sich unter Bedingungen der UV-Laserbestrahlung zersetzen. Zum anderen reagieren manche Oxidationsprodukte wie z.B. kettenverkürzte Aldehyde mit biogenen Verbindungen, wie z.B. Proteinen oder auch Phosphatidylethanolaminen. Außerdem ist nur eine Handvoll oxidierter Lipide kommerziell verfügbar und diese (transienten) Produkte müssen in der Regel selbst hergestellt werden. Die Nachweisbarkeit verschiedener Lipidoxidationsprodukte mittels Massenspektrometrie – vorrangig MALDI-MS ‒ soll deshalb hier untersucht und verbessert werden. Im Projekt sollen zunächst oxidierte PL aus kommerziell erhältlichen PL durch unterschiedliche Synthesen generiert werden. Durch die Verwendung neuartiger und die Modifizierung etablierter MALDI-Matrixsubstanzen sollen die MALDI-Messbedingungen so optimiert werden, dass auch der Nachweis labiler PL-Oxidationsprodukte möglich sein wird. Anschließend werden diese Bedingungen auf biologische Proben (Seminal- und Blutplasma) angewendet, von denen bereits bekannt ist, dass Lipidoxidationsprozesse eine Rolle spielen. Abschließend wird der Nachweis oxidierter PL an ausgewählten Gewebeschnitten (gesundes und entzündetes Lebergewebe) mittels bildgebender MS (MSI) durchgeführt. Diese Arbeiten erfolgen in Kooperation mit Gruppen in Mannheim (MSI) und Aachen (Mauslebergewebe). Definierte, oxidierte PL werden dazu zunächst artifiziell auf Gewebeschnitte aufgebracht, um so die Detektionslimits der Methode bestimmen zu können. Dadurch soll die Frage geklärt werden, welche Parameter gewählt werden müssen, um Entzündungsprozesse mittels MALDI-MSI artefaktfrei verfolgen zu können. Die erwarteten Ergebnisse sind sowohl aus methodischer als auch aus medizinischer Sicht von hohem wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Wert. MSI liefert spezifische biochemische Informationen, die Rückschlüsse auf die Progression und die Prognose einer Erkrankung zulassen. Verlässliche Daten zur Gewebezusammensetzung (in nahezu Echtzeit) würden helfen, die Tumorchirurgie wesentlich zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen