Aminosäureanalytik als Grundlage für personalisierte Gesundheitsvorsorge

Bestimmung ausgewählter Aminosäuren und stoffwechselrelevanter Biomarker in humanen Blutproben mit dem Aminosäureanalysator ARACUS

Die Aminosäureanalyse bildet die Grundlage für einen präventionsorientierten Gesundheitstest von OakLabs Scientific. Mit dem Aminosäureprofile können im Zusammenhang mit verschiedenen gesundheitsrelevanten Stoffwechselbereichen betrachtet werden. Die analytische Umsetzung erfolgte in Kooperation mit der membraPure GmbH, welche den ARACUS Aminosäureanalysator in Hennigsdorf bei Berlin herstellt und weltweit vertreibt.
Aminosäuren sind zentrale Bestandteile des menschlichen Stoffwechsels. Sie dienen nicht nur als Bausteine von Proteinen, sondern sind auch an Energiegewinnung, Immunregulation, Neurotransmittersynthese, Hormonstoffwechsel, Muskelaufbau und Regenerationsprozessen beteiligt. Veränderungen im Aminosäureprofil können daher Hinweise auf metabolische Dysbalancen geben.
Der beschriebene Gesundheitstest basiert auf der Messung ausgewählter Aminosäuren und verwandter Metabolite. Diese werden im Zusammenhang mit verschiedenen Gesundheitsbereichen interpretiert, darunter Schlaf und Stimmung, chronische Entzündungen, Herz-Kreislauf-Risiko, Diabetes-Typ-II-Risiko, Schilddrüsenstoffwechsel sowie Fitness, Muskelaufbau und Regeneration.
Der Test ist als Lifestyle- und Präventionstest konzipiert. Er ersetzt keine medizinische Diagnose und keine ärztliche Beratung. Auffällige Ergebnisse sollten, insbesondere bei Symptomen oder bestehenden Risikofaktoren, ärztlich abgeklärt werden.
Das Basisprofil umfasst unter anderem Tryptophan, Kynurenin, Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin und Valin. Im erweiterten Testprofil können zusätzlich Arginin, asymmetrisches Dimethylarginin, Alanin, Prolin, Taurin, Glutamin, Serin und Tyrosin bestimmt werden.

Diese Analyten wurden ausgewählt, da sie mit wichtigen Stoffwechselwegen verbunden sind. Tryptophan und Kynurenin sind relevante Marker des Tryptophan-Kynurenin-Stoffwechsels, der mit Immunaktivierung und Entzündungsprozessen in Verbindung gebracht wird. Die verzweigtkettigen Aminosäuren Valin, Leucin und Isoleucin sind wichtig für Muskelstoffwechsel und Energiehaushalt und werden zudem im Zusammenhang mit Insulinresistenz und Diabetes-Typ-II-Risiko diskutiert. Arginin und asymmetrisches Dimethylarginin sind am Stickstoffmonoxid-Stoffwechsel beteiligt und daher für die Beurteilung der endothelialen Funktion und des Herz-Kreislauf-Risikos von Interesse. Tyrosin und Phenylalanin sind Vorstufen wichtiger Botenstoffe und stehen mit catecholamin- und schilddrüsenbezogenen Stoffwechselwegen in Verbindung.
Probenvorbereitung und Analyse

Die Probengewinnung erfolgt durch den Kunden mithilfe des bereitgestellten Gesundheitstest-Kits. Dieses enthält die für die kapillare Blutentnahme und den Rückversand erforderlichen Materialien. Hierfür wird ein 300µl Lithium-Heparin-Röhrchen genutzt. Es ist wichtig, dass sich tatsächlich 300 µl Blut im Röhrchen befinden, damit die Analyse optimal durchgeführt werden kann. Alternativ zur Finger-Lanzette kann über den Onlineshop ein alternatives Blutentnahmesystem („TAPmicro“) für den Oberarm bestellt werden. Zusätzlich werden gesundheits- und lebensstilbezogene Angaben über einen Fragebogen erfasst, die im Rahmen der späteren Ergebnisdarstellung berücksichtigt werden. Der Fragebogen ist nicht Bestandteil der analytischen Messung, sondern ergänzt die Laborergebnisse um kontextbezogene Informationen. Die Kombination aus quantitativem Aminosäureprofil und Fragebogendaten bildet die Grundlage für die personalisierte Ergebnisdarstellung.
Nach Eingang im Labor wird die Blutprobe registriert und eindeutig über die zugehörige Proben-ID identifiziert.

Die Analyse erfolgt mit einem Aminosäureanalysator ARACUS. Die Aminosäuren werden mittels Ionenaustauschchromatographie getrennt, anschließend post-column mit Ninhydrin derivatisiert und photometrisch detektiert. Die chromatographische Trennung erfolgt mit einer physiologischen Hochauflösungsmethode, die für die Bestimmung freier Aminosäuren und ausgewählter aminosäurebezogener Biomarker geeignet ist.
Zur Quantifizierung werden geeignete Aminosäurestandards sowie ein interner Standard verwendet. Der eingesetzte Standard umfasst die relevanten proteinogenen Aminosäuren und wird durch zusätzliche aminosäurebezogene Biomarker ergänzt, die für das Testprofil erforderlich sind. Zur Qualitätskontrolle werden Standards regelmäßig innerhalb der Messsequenz analysiert, um die Stabilität des Systems und die Vergleichbarkeit der Ergebnisse sicherzustellen.
Nach Abschluss der Messung werden die chromatographischen Daten ausgewertet und die Konzentrationen der ausgewählten Aminosäuren und aminosäurebezogenen Biomarker berechnet. Die Ergebnisse werden anschließend mit den Angaben aus dem Gesundheitsfragebogen zusammengeführt und in einem personalisierten Ergebnisbericht dargestellt. Die detaillierte Bewertungslogik sowie interne Entscheidungsgrenzen sind Bestandteil des proprietären Auswerteverfahrens und werden in dieser Application Note nicht offengelegt.

Ergebnisse und Diskussion
Die Interpretation der Ergebnisse erfolgt nicht anhand einzelner isolierter Aminosäuren, sondern über die Betrachtung definierter Stoffwechselmuster. Hierbei werden die gemessenen Konzentrationen ausgewählter Aminosäuren und aminosäurebezogener Metabolite in Bezug zu wissenschaftlich beschriebenen Stoffwechselwegen gesetzt. Ergänzend werden Angaben aus dem Gesundheits- und Lebensstilfragebogen berücksichtigt, um die Laborwerte in einen individuellen Kontext einzuordnen.
Die daraus abgeleiteten Informationen werden in einem personalisierten Ergebnisbericht zusammengeführt. Die in dieser Application Note dargestellte Methode fokussiert auf die analytische Bestimmung der relevanten Parameter.
Der beschriebene Gesundheitstest kombiniert analytische Messdaten mit einer stoffwechselorientierten Betrachtung ausgewählter Aminosäuremuster. Das resultierende Profil kann personalisierte Empfehlungen in den Bereichen Schlaf und Stimmung, chronische Entzündung, Herz-Kreislauf-Stoffwechsel, Glukose- und Energiestoffwechsel, schilddrüsenbezogener Stoffwechsel sowie Fitness und Regeneration unterstützen.

Chronische Entzündung, Schlaf und Stimmung
Tryptophan und Kynurenin sind zentrale Analyten des Basisprofils. Tryptophan ist eine essenzielle Aminosäure und dient als Vorstufe von Serotonin und Melatonin. Diese Stoffwechselwege sind mit Stimmung, Schlaf und zirkadianer Regulation verbunden.
Kynurenin entsteht aus Tryptophan über den Kynurenin-Stoffwechselweg. Dieser Stoffwechselweg kann durch Immunaktivierung und entzündliche Prozesse beeinflusst werden. Eine Veränderung des Verhältnisses von Tryptophan zu Kynurenin kann daher als Hinweis auf eine veränderte immunassoziierte Stoffwechselaktivität dienen.

Glucose- und Energiestoffwechsel und verzweigtkettige Aminosäuren
Die verzweigtkettigen Aminosäuren Valin, Leucin und Isoleucin sind essenzielle Aminosäuren und spielen eine wichtige Rolle im Muskel- und Energiestoffwechsel. Gleichzeitig werden erhöhte BCAA-Konzentrationen in der wissenschaftlichen Literatur mit Insulinresistenz und einem erhöhten Risiko für Typ-II-Diabetes in Verbindung gebracht.
Im Gesundheitstest wird das BCAA-Muster daher als ein metabolischer Hinweisgeber für den glucose- und insulinbezogenen Stoffwechsel betrachtet. Eine Erhöhung der BCAA-Werte stellt keine Diabetesdiagnose dar. In Kombination mit Lebensstilfaktoren, Körpergewicht, Ernährung und weiteren Laborparametern kann sie jedoch auf einen präventionsrelevanten Handlungsbedarf hinweisen.

Herz-Kreislauf-Risiko
Arginin und asymmetrisches Dimethylarginin sind relevante Marker für die Beurteilung des Stickstoffmonoxid-Stoffwechsels. Arginin dient als Substrat für die Bildung von Stickstoffmonoxid, das eine wichtige Rolle für Gefäßfunktion und endotheliale Regulation spielt. ADMA kann die NO-Synthase hemmen und wird daher im Zusammenhang mit endothelialer Dysfunktion und kardiovaskulärem Risiko diskutiert.
Die Bestimmung von Arginin und ADMA kann zusätzliche Hinweise auf die Regulation der Gefäßfunktion liefern. Die Werte sollten jedoch nicht isoliert betrachtet werden, sondern im Zusammenhang mit etablierten Risikofaktoren wie Blutdruck, Lipidprofil, Rauchen, Alter, Körpergewicht und familiärer Vorbelastung.

Schilddrüsenbezogener Stoffwechsel
Tyrosin und Phenylalanin sind für schilddrüsenbezogene Stoffwechselwege relevant. Phenylalanin kann zu Tyrosin umgewandelt werden, und Tyrosin ist ein wichtiger Vorläufer bei der Synthese von Schilddrüsenhormonen. Methionin und Lysin tragen zusätzlich zur allgemeinen Protein- und Stoffwechselfunktion bei.
Eine Aminosäureanalyse kann Schilddrüsenerkrankungen nicht diagnostizieren. Sie kann jedoch Hinweise darauf geben, ob relevante Vorstufen in ausreichender Menge verfügbar sind. Bei Symptomen wie Müdigkeit, Kälteempfindlichkeit, Gewichtszunahme oder Leistungsminderung sollten etablierte Schilddrüsenparameter wie TSH, fT3, fT4 und Schilddrüsenantikörper zusätzlich ärztlich überprüft werden.

Fitness, Muskelstoffwechsel und Regeneration
Für Fitness, Muskelaufbau und Regeneration sind insbesondere die verzweigtkettigen Aminosäuren sowie Alanin, Prolin, Taurin, Glutamin und Serin von Interesse. Diese Analyten stehen mit Muskelproteinsynthese, Energiehaushalt, Bindegewebsstoffwechsel, Stickstofftransport und Regenerationsfähigkeit in Verbindung.
Das Aminosäureprofil kann Hinweise darauf geben, ob essenzielle und funktionell relevante Aminosäuren ausreichend verfügbar sind. Daraus können Empfehlungen zur Proteinzufuhr, Proteinqualität, Mahlzeitenstruktur, Regeneration und Trainingsbegleitung abgeleitet werden.