Hightech in der Medizin an der Universität Rostock

3. Teil der Ringvorlesung „Kurs auf die Wissenschaft“ der Interdisziplinären Fakultät

13. November 2010, von Phillip

„Stellen wir uns vor, wir gehen zum Arzt. Er stellt ein Gerät vor uns auf, wir atmen hinein und er weiß, was uns fehlt.“ Diese Zukunftsvision beschrieb Juliane Kleeblatt in ihrem Vortrag über die Untersuchung von Substanzen im menschlichen Atem am Donnerstagnachmittag im Rahmen der Ringvorlesung „Kurs auf die Wissenschaft“, die derzeit von der Interdisziplinären Fakultät der Universität Rostock veranstaltet wird. Dabei lieferte sie einen Überblick über die Entwicklung der Atemgasanalytik und deren gegenwärtigen Stand in der Medizin.

Die Idee den menschlichen Atem für diagnostische Zwecke in der Medizin zu verwenden, ist alles andere als neu. Bereits Hippokrates befasste sich vor fast 2500 Jahren mit dem Geruch des Atems seiner Patienten und stellte Verbindungen mit bestimmten Krankheiten her. Im 18. Jahrhundert war es dann Lavoisier, der Atemexperimente mit Meerschweinchen und Menschen durchführte. Als Begründer der modernen Atemgasanalytik, wie sie heute betrieben wird, gilt aber Nobelpreisträger Linus Pauling, der 1971 erstmals über 250 Substanzen im menschlichen Atemgas und Urin detektieren konnte. Beinahe 40 Jahre später wurden schon ca. 3.000 Substanzen identifiziert.

Für die Forscher der Universität Rostock sind aber weniger die Hauptbestandteile des Atems wie z.B. Stickstoff, Kohlendioxid oder Sauerstoff, sondern sogenannte volatile organische Komponenten, wie Isopren oder Alkohole, von Interesse. Diese Substanzen können sowohl im menschlichen Stoffwechsel erzeugt werden, als auch aus der Umgebung in den Körper gelangen, z.B. durch Rauchen, Medikamente oder Nahrungsaufnahme.

Durch die Messung dieser Substanzen hoffen die Wissenschaftler eines Tages Krankheiten diagnostizieren zu können oder beispielsweise auch Therapieverläufe zu überwachen, ohne dem Patienten Blut abnehmen zu müssen. Da es sich dabei aber nach wie vor um Grundlagenforschung handelt, ist es noch ein weiter Weg bis dahin.

Aus der Medizin ist die Atemgasanalytik dennoch bereits nicht mehr wegzudenken, so gibt es beispielsweise einen Wasserstoff-Atemtest, der zur Erkennung einer Laktoseintoleranz verwendet wird oder die Kapnometrie, die einen wesentlicher Bestandteil bei der Überwachung der Patienten in der Anästhesie darstellt.

Um einen gänzlich anderen Ansatz ging es in dem Vortrag von Maxi Höntsch, die sich dem Thema „Zellen unter Beschuss – Physikalisches Plasma in der Zellbiologie“ widmete.

Für alle, denen der Begriff Plasma bestenfalls aus Science-Fiction Filmen bekannt ist, hier eine kurze Erklärung: Ein Plasma ist in der Physik im Wesentlichen ein elektrisch geladenes Gas.

Da dieses Gas an sich nicht stabil ist, muss ständig Energie zugeführt werden, um das Plasma aufrechtzuerhalten. Verwendung findet es bislang vor allem in der Metallindustrie. Dort wird es zur Bearbeitung von Oberflächen eingesetzt. In der Medizin wird Plasma beispielsweise zum Stillen von Blutungen oder zum Abtragen von Weichgewebe verwendet.

Das Problem an der Sache: Man weiß nicht, wie das Plasma eigentlich mit dem Gewebe interagiert. Dies herauszufinden, ist die Motivation hinter Höntschs Arbeit. Erste Ergebnisse deuten auf potentielle Einsatzmöglichkeiten in der Krebszellforschung hin, denn Brustkrebszellen, die für 30 Sekunden mit Plasma behandelt wurden, konnten anschließend nicht mehr an ihr Substrat anbinden und zeigten eine deutlich verringerte Vitalität im Vergleich zu unbehandelten Zellen. Natürlich sind solche Laborergebnisse nicht mit einer Anwendung am menschlichen Körper zu vergleichen, eine vielversprechende Arbeit ist es dennoch.

Im dritten und letzten Vortrag von Stefanie Wenda ging es schließlich um das Zusammenspiel von „Licht und Leben – wenn Laser auf Enzyme treffen“. Die Arbeit soll dazu dienen, diesen Prozess besser zu verstehen und dadurch das große Potenzial von Enzymen besser nutzbar zu machen.

Da Enzyme biochemische Reaktionen katalysieren, können sie eingesetzt werden, um Produkte zu bilden, ohne das große Mengen an Nebenprodukten entstehen. Außerdem arbeiten Enzyme unter sehr viel milderen Bedingungen als typische chemische Katalysatoren.

Damit das Ganze aber genutzt werden kann, ist es unabdingbar, die Funktionsweise der Enzymkatalyse lückenlos zu verstehen. Dazu benötigt man ein Trägersignal, das über den Prozess hinweg zurückverfolgt werden kann. Licht kann ein solches Trägersignal sein.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass drei sehr unterschiedliche Themen vorgestellt wurden, bei denen der interdisziplinäre Ansatz deutlich zum Vorschein kam. In zwei Wochen, am Donnerstag, dem 25. November, wird es dann Teil vier der Ringvorlesung geben, bei dem es um „Ambient Assisted Living“ gehen wird. Am kommenden Freitag (19.11.) um 16:00 Uhr wird darüber hinaus der Nobelpreisträger Richard E. Ernst zu Gast in Rostock sein und einen Vortrag über „die interkulturelle Passion des Naturwissenschaftlers; Tibetische Malkunst, Pigmentanalyse und Wissensvermittlung an tibetische Mönche“ halten.

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