Eisenablagerungen im Gehirn können Aufschluss über neurologische Krankheiten geben. Im Rahmen des Kooperationsprojekts BioTechMed Graz erforschen WissenschafterInnen nun eine Analysemethode, um einerseits die genauen Mechanismen zu ergründen und andererseits die Diagnosemöglichkeiten von Alzheimer oder Parkinson zu verbessern.
Drei bis fünf Gramm Eisen befinden sich durchschnittlich im menschlichen Körper. Der Großteil davon zirkuliert gebunden in den roten Blutkörperchen durch die Gefäße. Mitunter wird Eisenoxid – allgemein als Rost bezeichnet – allerdings auch in gewisse Hirnregionen eingelagert und löst dort Krankheitssymptome aus. Die genauen Zusammenhänge und die tatsächlichen Auswirkungen dieser Ablagerungen erforschen nun Univ.-Prof. Dr. Heinz Krenn vom Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität und Assoz. Prof. Dr. Stefan Ropele von der Med Uni Graz.
„Dass Eisenablagerungen im Gehirn im Zusammenhang mit neurologischen Krankheiten stehen, hat man bereits vielfach beobachtet. In welcher Verbindung und Konzentration das Metall seine schädliche Wirkung entfaltet, konnte bis dato allerdings noch nicht erforscht werden“, erklärt Heinz Krenn. Als Spezialist für Nanomagnete und die Messung ihrer kaum wahrnehmbaren Felder ist es dem Physiker gelungen, den Eisengehalt in Gehirnproben zu quantifizieren, um dem Rätsel von Alzheimer und Parkinson einen Schritt näher zu kommen. „Wir haben herausgefunden, dass sich die Verbindungen im Gewebe bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedlich verhalten“, erklärt Krenn. Für seine Untersuchungen flutete er tiefgefrorene Gehirnproben mit Heliumgas, um sie unter starkem Magnetfeld auf eine Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt zu bringen. „Ab -220° Celsius wird das Eisen sehr genau messbar, obwohl es nur im Mikrogramm-Bereich vorhanden ist“, präzisiert der Wissenschafter.
Bei Raumtemperatur lassen sich die Ablagerungen derzeit kaum quantifizieren, aber in der Magnetresonanztomografie sind zumindest schwache Kontraste erkennbar. „Die KollegInnen der Med Uni haben bereits festgestellt, dass Messungen an Gewebsproben bei 4° Celsius andere Bilder liefern als bei 37°“, schildert Krenn.
Stefan Ropele und sein Team arbeiten nun daran, diese unterschiedlichen Schattierungen mit den exakten Messergebnissen der Magnetometrie in Verbindung zu setzen. Dadurch erhoffen sich die WissenschafterInnen, in Zukunft die Ergebnisse der Tomografie besser interpretieren und daraus vielleicht sogar die Eisenmenge quantifizieren zu können. „Dann wären MedizinerInnen in der Lage, aufgrund des genauen Ortes und der Intensität der Einlagerungen zu diagnostizieren, um welche Krankheit es sich handelt“, nennt der Physiker ein Fernziel der Forschungen.
Im Zuge der Messungen können die WissenschafterInnen außerdem feststellen, welche Art von „Rost“ in den Proben eingelagert ist. „Es gibt nämlich verschiedene Eisenoxide mit unterschiedlichen Eigenschaften“, erklärt Krenn. Deren Funktionen und Auswirkungen genauestens zu analysieren, ist Teil des Projekts. Die ForscherInnen legen damit einen wichtigen Grundstein für die Biomedizin, um Fehler im Stoffwechsel, die schließlich zum „mentalen Rosten“ führen, besser zu verstehen.
Ein ausführlicher Bericht über die Forschungen von Heinz Krenn findet sich in der aktuellen Ausgabe der UNIZEIT.