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Erkrankungen des Gehirns kosten Europa jährlich fast 800 Milliarden Euro (1 Billion US-Dollar) - mehr als Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes zusammengenommen. Eine der häufigsten psychiatrischen Störungen ist die Major Depression (MDD), die mit Psychotherapie und/oder Antidepressiva, die auf die serotonerge, noradrenerge und später glutamaterge Neurotransmission wirken, wirksam behandelt werden kann. Allerdings spricht immer noch ein Drittel der Patienten nicht auf mindestens zwei verschiedene serotonerge/noradrenerge Antidepressiva an und benötigt möglicherweise so früh wie möglich andere Behandlungsoptionen.

Es gibt überzeugende Belege dafür, dass Umweltstress, insbesondere durch die Wirkung von Glukokortikoiden, eine Verstärkung der exzitatorischen (glutatmatergen) Neurotransmission bewirkt, die zu einem dendritischen Umbau in einer Reihe von Hirnregionen führt, der mit Verhaltensänderungen einhergeht(1). Diese Hypothese ist als Glutamat-Hypothese der Depression bekannt. Glutamat wirkt auf postsynaptische Glutamatrezeptoren und reguliert verschiedene neuronale Funktionen, wie z. B. neuronale Migration, Erregbarkeit, Plastizität, Langzeitpotenzierung (LTP) und Langzeitdepression (LTD). Glutamatrezeptoren sind Transmembranproteine und der N-Methyl-D-Apartat-Rezeptor (NMDAR), der an der Depressionspathologie beteiligt ist, ist sehr zahlreich. Es wird angenommen, dass eine NMDAR-Überfunktion zu einer exzitotoxischen Atrophie führt, die zu depressiven Merkmalen beitragen könnte(2). Im Einklang mit dieser Erkenntnis haben sich Substanzen, die NMDA-Rezeptoren hemmen, wie Ketamin, kürzlich als eine neue Möglichkeit erwiesen, die depressive Symptomatik rasch zu verbessern(3), und sind daher als neue Therapieoptionen hochgradig gerechtfertigt.

Das Glutamatsystem ist das wichtigste Neurotransmittersystem im Gehirn und wird von vielen anderen molekularen Signalwegen beeinflusst, von denen bekannt ist, dass sie bei MDD betroffen sind. Das Glutamat im Gehirn kann nicht einfach gemessen werden, aber indirekt könnte es möglich sein, Signaturen zu erhalten, die mit dem glutamatergen System verbunden sind. In der aktuellen Studie schlagen wir vor, nicht-invasive und einfach anzuwendende Signaturen mit Hilfe der Atemgas-Massenspektrometrie zu identifizieren und ihre Verbindung mit etablierten glutamatergen Markern aus der Elektrophysiologie und der 7T-MR-Spektroskopie zu untersuchen.

Da die Lunge als Gasaustauscher zwischen der inneren und der äußeren Umgebung fungiert, können die Auswirkungen von Erkrankungen wie MDD durch die Analyse der ausgeatmeten Luft leicht beurteilt werden. Die Atemgasanalyse wurde kürzlich von unserem Kooperationspartner Prof. Hoeschen an der Abteilung für Medizintechnik unserer Universität erfolgreich in der human- und tierexperimentellen Forschung eingesetzt.
Diese Technik wurde kürzlich erfolgreich in einer Humanstudie mit Patienten mit Diabetes eingesetzt (persönliche Mitteilung und(4)), wodurch die klinische Anwendbarkeit demonstriert wurde.
Ziel der Studie ist es, zu untersuchen
(1) ob das exspiratorische Atemgas VOCs enthält, die Patienten mit klinisch diagnostizierter MDD von alters- und geschlechtsgleichen gesunden Kontrollpersonen unterscheiden können, und ob diese Signaturen mit dem Schweregrad von Depression und Angstzuständen in Verbindung stehen.

(2) ob es einen Zusammenhang zwischen der Cortisol-Wachreaktion, einem häufig verwendeten biologischen Test bei MDD, und der Atemgas-Wachreaktion bei MDD gibt.

(3) welche Signaturen aus dem Atemgas mit der glutamatergen Neurotransmission verbunden sind, wie sie durch MR-Spektroskopie und EEG/EP-Messungen (in einer Untergruppe von 20 Patienten mit MDD) abgeleitet wurden.

(4) welche Atemgassignaturen mit aktuellen und vergangenen Stresserfahrungen assoziiert sind.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt am 07.04.2026