Mittels 1H NMR-Spektroskopie konnte die Gruppe im Blutserum von Patienten mit gastroösophagealen Tumoren eine hochspezifisch veränderte Zusammensetzung an Metaboliten nachweisen, einschließlich deren Normalisierung im Zeitverlauf nach der Tumoroperation. Mit 1H NMR-Spektroskopie wurden Serumproben von 43 Patienten mit Magen- oder Speiseröhrenkrebs und zum Vergleich mit Proben von 59 gesunden Kontrollpersonen sowie 39 Patienten mit Pankreaskarzinom analysiert. Im Fokus standen dabei insgesamt 42 Metaboliten, von denen bekannt ist, dass sie Fehlernährung und Kachexie verursachen können, vor allem bei gastroösophagealen Tumoren und Pankreaskarzinom. Bei der Analyse wurden 15 signifikant veränderte Metabolite für Tumoren des oberen Verdauungstrakts gefunden.

Die am spezifischsten hochregulierte Metabolitengruppe bei Patienten mit Magen-Darm-Krebs waren Ketonkörper (3-Hydroxybutyrat, p<0,0001; Acetoacetat, p<0,0001; Aceton, p<0,0001). Erhöhte Glycerinspiegel (p<0,0001), erhöhte Konzentration der ketogenen Aminosäure Lysin (p=0,03) sowie eine signifikante Korrelation der 3-Hydroxybutyratspiegel mit verzweigtkettigen Aminosäuren (Leucin, p=0,02; Isoleucin, p=0,04) deuteten darauf hin, dass die Ketonkörpersynthese durch Lipolyse und Aminosäureabbau angetrieben wurde. Interessanterweise war die katabole Signatur unabhängig vom Body-Mass-Index, von klinisch festgestellter Mangelernährung (erfasst mittels Nutritional Risk Screening Score (NRS)) oder systemischer Entzündung (bewertet mit CRP und Leukozytenzahl).

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Mögliche sinnvolle Ergänzung zu bildgebenden Verfahren

Anschließend wurden Blutseren von Patienten mit Magen- oder Speiseröhrenkrebs, die unmittelbar vor der chirurgischen Entfernung des Tumors entnommen wurden, mit Proben vom ersten, dritten und siebten Tag nach der Operation verglichen. Dabei zeigte sich, dass die erhöhten Konzentrationen der erwähnten Metabolite bereits in den ersten 24 Stunden nach der Operation stark zurückgingen. Sieben Tage nach der Operation hatte sich die Zusammensetzung der Metabolite weitgehend normalisiert und denen der gesunden Kontrollgruppe angeglichen, einschließlich der Ketose.

„Die 1H NMR-Spektroskopie im Zeitverlauf zeigt deutlich, dass die gemessenen charakteristischen Veränderungen bei den Metabolit-Konzentrationen auf die Aktivität des Tumors zurückzuführen sind. Weitere mögliche Einflussfaktoren wie Entzündungen oder den Ernährungszustand der Betroffenen konnten wir hingegen weitgehend ausschließen. Der ermittelte metabolische Fingerabdruck ist somit ein geeigneter Marker für eine spezifische Gruppe von Tumoren“, betont der Erstautor der Studie, Dr. Janusz von Renesse (Dresden).

Eine Analyse im Zeitverlauf lieferte damit starke Anhaltspunkte dafür, dass der ermittelte metabolische Fingerabdruck unmittelbar auf das Tumorwachstum zurückzuführen ist und somit Rückschlüsse auf die Krebserkrankung erlaubt. Die gezielte Messung von Stoffwechselprodukten des Tumors – zum Beispiel beim Wiederauftreten von Tumoren – sollte daher in zukünftigen Forschungsprojekten untersucht werden. „Die potentiellen Einsatzmöglichkeiten der Methode für die Erforschung von Tumorerkrankungen sind groß. Künftige Studien könnten beispielsweise untersuchen, ob die NMR-Analyse eine sinnvolle Ergänzung zu bildgebenden Methoden ist, um das mögliche Wiederauftreten eines Tumors nach einer Operation zu überwachen“, erklärt Co-Studienleiter Dr. Peter Mirtschink (Dresden).