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MR-Phosphorspektroskopie

Mitochondrien sind Organellen in eukariotischen Zellen, welche Energie für den Zellstoffwechsel durch Glykolyse zur Verfügung stellen. Dabei entsteht Adenosintriphosphat (ATP), welches als hochenergetische Verbindung der Kurzzeitspeicherung der beim Abbau von Glukose frei werdenden Energie dient. Die ATP-Konzentration wird durch die Creatin-Kinase-(CK)-Reaktion gepuffert, d.h. stabilisiert. Dies hat zur Folge, dass selbst wenn viel Energie schnell benötigt wird und dabei ATP zu ADP (+P) abgebaut wird, die ATP-Konzentration nur geringfügig sinkt. Hingegen wirkt sich der ATP-"Verbrauch" auf die Konzentrationen von zwei anderen, an der CK-Reaktion beteiligten Substanzen, nämlich Phosphocreatin (PCr) und anorganischem Phosphat (Pi), merklich aus.

Mithilfe der Phosphorspektroskopie lassen sich die Konzentrationen von ATP, PCr und Pi bestimmen, und mit speziellen Messsequenzen (die eine optionale Sättigung des ATP-Peaks durch spektral-selektive HF-Pulse ermöglichen) kann sogar die Reaktionskinetik der CK-Reaktion untersucht werden. In Kooperation mit Naftali Raz und Jeff Stanley von der Wayne State University, Detroit, arbeitet das Projekt an der Entwicklung und Etablierung entsprechender Messverfahren am Institut. Diese methodischen Entwicklungen sollen in der späteren Anwendung Aufschluss über den Energieaufwand und Energieverbrauch der Hirntätigkeit in Abhängigkeit vom Alter liefern.

MR Phosphor-Spektroskopie | Center for Lifespan Psychology
© MPI fuer Bildungsforschung

Im Gehirn gemessenes, mit AMARES prozessiertes Phosphor-Spektrum

Masters-Arbeit

Paul Enggruber & Felix Kreis (Physik, Technische Universität Berlin):
Development of Three-dimensional Spectrally Selective Phosphorus Magnetic Resonance Imaging for Analysing Metabolism in the Human Brain