Wechselwirkung von oxidativem Stress mit den Isotopenverhältnissen von Spurenelementen im menschlichen Körper

Chronische Krankheiten wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs gehören zu den häufigsten Todesursachen in Deutschland. „Oxidativer Stress“ ist vermutlich ein wesentlicher Faktor bei der Entstehung und dem weiterem Verlauf dieser Krankheiten. Schädlicher oxidativer Stress entsteht, wenn das Gleichgewicht von freien Sauerstoffradikalen und deren chemischen „Fängern“ (Antioxidanten) im menschlichen Körper aus dem Gleichgewicht kommt. Oxidativer Stress schädigt Zellen und DNA, was wiederum zur Pathologie für die Entstehung und das Fortschreiten von chronischen Krankheiten beiträgt. Oxidativer Stress entsteht sowohl durch endogene Faktoren wie Stoffwechselungleichgewichte (z.B. Diabetes) und Entzündungen als auch durch exogene Faktoren wie z.B. die Exposition zu intensivem UV-Licht, Luftverschmutzung, aber auch durch Strahlung im Rahmen einer Krebstherapie.
Die frühe Erkennung von schädlichem oxidativen Stress hat das Potenzial, die Entstehung chronischer Krankheiten zu verhindern oder präventive Maßnahmen einzuleiten. Die aktuell angewandten Verfahren für die Bestimmung von oxidativem Stress sind jedoch nicht sensitiv genug und erlauben keine vergleichbare Quantifizierung des oxidativen Stresses. Die Entwicklung neuer Methoden zur sensitiven, quantitativen Bestimmung des oxidativen Stresses sind daher von großem Interesse für die medizinische Behandlung chronisch kranker Menschen.
Unser neuer Ansatz zur Quantifizierung von oxidativem Stress ist die Bestimmung der Isotopenverhältnisse essentieller Elemente wie Zink und Eisen im menschlichen Körper. Diese Verhältnisse reagieren feinfühlig auf Veränderungen des oxidativen Gleichgewichts. Die marine Biogeochemie verwendet entsprechende Verfahren zur quantitativen Rekonstruktion von Oxidations-/Reduktions-Prozessen in Ozean. IsoOx überträgt daher marine messtechnische Verfahren in die Medizin und will nachweisen, dass Abweichungen von einem als „normal“ definierten Metall-Isotopen- und Konzentrations-Profil es erlauben, den Grad des oxidativen Stresses sensitiv, quantitativ und vergleichbar zu bestimmen. Diese Bestimmung kann potentiell sowohl für die Früherkennung und somit Prophylaxe als auch in der Therapiebegleitung und Erfolgskontrolle bei entzündlichen bzw. metabolischen Erkrankungen wie Diabetes eingesetzt werden.
Das längerfristige Ziel dieses Projektes ist es, eine standardisierte Methode zur Früherkennung von oxidativem Stress zu etablieren, die es ermöglicht Risikopatient:innen frühzeitig bzw. gezielt zu behandeln, um die Lebensqualität der Betroffen zu erhöhen und Kosten für das Gesundheitssystem zu senken.