Ergebnisse tragen dazu bei, die biologischen Grundlagen von Depressionen besser zu verstehen und neue Therapieansätze zu entwickeln.
Gemeinsame Pressemitteilung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, der Technischen Universität München, des Helmholtz Zentrum München und der Universitätsmedizin Greifswald vom 09.06.2021
Depressionen gehören zu den häufigsten und hinsichtlich ihrer Schwere meist unterschätzten Erkrankungen. Betroffene sind in ihrer Lebensqualität und Arbeitsfähigkeit erheblich beeinträchtigt. Trotz umfangreicher Forschung ist bisher nicht wirklich verstanden, was biologisch während einer Depression abläuft. Neue Ansätze zum Verständnis der Krankheitsmechanismen liefert die Metabolomik, bei der die Produkte (Metabolite) von Stoffwechselreaktionen untersucht werden. „Das Metabolom, das heißt die Gesamtheit aller Metabolite, reagiert sehr empfindlich auf Krankheiten. Es ist quasi der „metabolische Fingerabdruck“ des körperlichen Zustands und bietet neue Einblicke in Krankheitsmechanismen oder den weiteren Krankheitsverlauf“, erklärt Helena Zacharias, seit April Professorin für Klinische Metabolomics an der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und Mitglied im Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI).
Um metabolische Faktoren zu identifizieren, die mit Depressionen verknüpft sind, hat die Wissenschaftlerin in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München und des Helmholtz Zentrum München sowie der Universitätsmedizin Greifswald das Blutmetabolom von Personen mit und ohne Depressionen verglichen. In dieser im Fachjournal Molecular Psychiatry publizierten metabolomweiten Assoziationsstudie zeigten sich signifikant niedrigere Spiegel des Metaboliten Laurylcarnitin bei Menschen mit Depression im Vergleich zu Gesunden. „Dieses neue Forschungsergebnis konnten wir in einer unabhängigen, groß angelegten allgemeinen Bevölkerungsstichprobe validieren“, betont Erstautorin Zacharias vom Institut für Klinische Molekularbiologie der CAU und des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, sowie der Klinik für Innere Medizin I des UKSH, Campus Kiel. Die erniedrigten Laurylcarnitinspiegel im Blut könnten auf eine beeinträchtigte Fettsäureoxidation oder eine Störung der Mitochondrienfunktion hinweisen und stellen möglicherweise ein neues therapeutisches Ziel bei Depression dar. Auch könnte aufbauend auf den Ergebnissen ein diagnostischer Marker für Depressionen entwickelt werden.
Auffälliger Befund bei Depression: Weniger Laurylcarnitin in Blutproben
Um einen möglichen Zusammenhang zwischen metabolischen Faktoren und Depression zu analysieren, wurden die Blutproben von 1411 Probandinnen und Probanden der Studie KORA (Kooperative Gesundheitsforschung in der Region Augsburg) untersucht. Hierfür wurden 353 einzelne Metabolite im Serum gemessen und über statistische Verfahren diejenigen herausgesucht, die mit Depression assoziiert waren. Depressionen in der KORA-Kohorte wurden mittels Fragebogen erfasst. „Bei den Metabolom-Messungen sind wir hypothesenfrei vorgegangen. Das heißt, wir haben uns nicht gezielt einzelne Moleküle angeschaut, sondern zunächst alles gemessen, was man messen kann. Wichtige Einflussfaktoren wie Alter, Geschlecht, Gewicht und Medikamenteneinnahmen wurden bei der statistischen Auswertung berücksichtigt“, erklärt Zacharias. „Bei diesem Screeningansatz haben wir einen Metaboliten gefunden, der signifikant mit Depression assoziiert ist, das Laurylcarnitin.“ Dieses Molekül war bisher nicht als wichtiger Akteur bei Depression bekannt. Es gehört zur chemischen Klasse der Acylcarnitine, die am Transport von Fettsäuren und der Fettsäureoxidation in Mitochondrien beteiligt sind. Geringere Konzentrationen dieser Verbindungen bei depressiven Personen könnten auf eine veränderte Fettsäureoxidation und/oder mitochondriale Funktion hinweisen.
Dass der beobachtete Zusammenhang kein Zufallsbefund ist, beweist die Validierungsstudie mit 968 Personen der Studie SHIP (Study of Health in Pommerania), einer Gesundheitsstudie in Vorpommern. Zacharias: „In dieser Studie haben wir gezielt das Laurylcarnitin untersucht und festgestellt, dass auch in diesem Kollektiv die Konzentrationen bei Personen mit Depression niedriger sind als bei Gesunden.“ Welche Rolle Laurylcarnitin bei Depressionen hat, ob die niedrigen Blutkonzentrationen des Metaboliten Folge oder Ursache einer Depression sind, ist nicht klar. „Zukünftige Studien könnten hier ansetzen und die kausalen Zusammenhänge zwischen Depression und Laurylcarnitin untersuchen, um zu prüfen, ob Laurylcarnitin ein Ziel für neue Therapien sein könnte.“
Metabolomik an der Uni Kiel
Der Begriff Metabolom leitet sich von Metabolismus (Stoffwechsel) ab. Das Metabolom fasst alle charakteristischen Stoffwechseleigenschaften einer Zelle oder eines Gewebes zusammen. Die Metabolomik bezeichnet die Erforschung des Metaboloms. Hierzu zählt zum Beispiel die quantitative Untersuchung der Metabolite, die in einer biologischen Probe vorhanden sind. Sie ist geeignet, Einblicke in die Entstehungsmechanismen von Krankheiten zu liefern sowie eine belastbare Krankheitsdiagnose und -prognose zu ermöglichen. Mathematische Modelle, die mittels maschinellen Lernverfahren trainiert werden, machen Vorhersagen über den Krankheitsverlauf möglich.
Professorin Helena Zacharias leitet seit April 2021 die Nachwuchsgruppe klinische Metabolomik des Instituts für Klinische Molekularbiologie der Uni Kiel und des UKSH und der Klinik für Innere Medizin I des UKSH, Campus Kiel. Zuvor war sie Nachwuchsgruppenleiterin an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Universitätsmedizin Greifswald. Nach dem Studium der Physik an der Universität Regensburg promovierte sie in Biologie am Institut für Funktionelle Genomik, Universität Regensburg. Ihren Postdoc absolvierte sie an der Chemieabteilung der Ohio State University und am Institute of Computational Biology, Helmholtz Zentrum München. Mit der Berufung von Zacharias nach Kiel wird der noch junge Forschungszweig der Metabolomik in Kiel etabliert, der vor allem im Exzellenzcluster PMI zukünftig eine größere Rolle spielen wird.
Originalpublikation:
Zacharias, H.U., Hertel, J., Johar, H. et al. A metabolome-wide association study in the general population reveals decreased levels of serum laurylcarnitine in people with depression. Mol Psychiatry (2021). https://doi.org/10.1038/s41380-021-01176-0
Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Dr. Helena U. Zacharias
Institut für klinische Molekularbiologie
Klinik für Innere Medizin I
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH)
0431/500-22274