Wie aus nebenstehender Abbildung ersichtlich, können insbesondere die Kohlenstoffe der Fettsäuren zu den beiden Kettenenden hin (ω, ω-1, ω-2 beziehungsweise α, carboxylisch) spektral hervorragend aufgelöst werden. Außerdem erkennt man in der Zuckerregion Signale für die Kohlenstoffe des Glycerinrückens (α_g + γ_g sowie β_g), wobei α_g + γ_g in der Regel nicht getrennt werden können. Darüber hinaus erhält man im olefinischen Bereich diskrete Signale für mono- und polyungesättigte Fettsäuren (Δ und Δ_p).

Nach Integration und Korrektur der individuellen Signale für partielle Sättigung (aufgrund der Aufnahme nicht vollständig relaxierter Spektren) künnen diese zur Berechnung des relativen Anteils gesättigter, mono- und polyungesättigter Fettsäuren (SAFA, MUFA, PUFA) in den gespeicherten Triglyceriden genutzt werden. Außerdem läßt sich aus dem Intensitätsverhältnis der Summe aller zu den terminalen Fettsäurekohlenstoffen die mittlere Kettenlänge (KL) der in die Triglyceride eingebauten Fettsäuren ermitteln (→ mehr Details).

Da die in den Adipocyten abgelagerten Triglyceride das biochemische Schicksal der aufgenommenen Fettsäuren über einen längeren Zeitraum widerspiegeln und somit im Prinzip eine Art Stoffwechselintegral darstellen, eignet sich diese Technik somit hervorragend, um metabolische Langzeitauswirkungen der Ernährung auf den Lipidstoffwechsel zu untersuchen. Eine praktische Anwendung ist weiter unten am Beispiel eines Defekts in der β-Oxidation beschrieben.

Allerdings zeigt sich hier auch gleich der Nachteil dieser Vorgehensweise: Die im Vergleich zu den oben gezeigten ¹³C-MR-Spektren erheblich geringere spektrale Breite der Protonenspektren (≈ 5 gegenüber fast 200 ppm) führt zu einer deutlich schlechteren Trennung und damit zu einer stärkeren Überlappung der Signale für die einzelnen Triglycerideinheiten.

Auf der anderen Seite reicht die Auflösung der ¹H-MR-Spektren völlig aus, um anhand des gut separierten doppelallylischen Protonensignals [Δ-1]_p bei 2.8 ppm – als Gradmesser für den PUFA-Anteil – Unterschiede im Sättigungsgrad der im Gewebe deponierten Fettsäuren auf Organebene zu analysieren.

Um zu vermeiden, daß die betroffenen Patienten metabolisch entgleisen, wird eine Diät mit mittelkettigen Fettsäuren (MCT = Medium-Chain Triglycerides) verordnet, die unter Umgehung des "langkettigen Flaschenhalses" unmittelbar für die Energieproduktion in der β-Oxidation genutzt werden können. Diese Therapie hat sich über den bisherigen Beobachtungszeitraum in der Tat als erfolgreich erwiesen, um die Entwicklung von Herz- und auch Skelettmuskelerkrankungen weitgehend einzudämmen, doch ist zur Zeit noch völlig unklar, welche Konsequenzen die Langzeitumstellung der Ernährung für den normalen Lipidstoffwechsel nach sich zieht.

Zur Untersuchung dieser Fragestellung wurden transgene Mäuse mit einem der humanen Erkrankung analogen Gendefekts (VLCAD^-/-) für ein Jahr ausschließlich mit MCT-Futter ernährt und mit gleichaltrigen VLCAD^-/--Mäusen, die normales Futter erhielten (LCT = Long-Chain Triglycerides), sowie mit zwei altersgematchten Wildtyp-Gruppen verglichen, die ebenfalls beiden Diäten für ein Jahr ausgesetzt waren. Anschließend wurde der Effekt dieser Langzeit-MCT-Diät auf die Fettverteilung der verschiedenen Spezies analysiert. Dabei zeigte sich zum einen, daß VLCAD^-/--Mäuse unter MCT-Diät einen deutlich höheren Fettgehalt pro Körpervolumen als alle anderen untersuchten Spezies aufweisen (Tucci et al. 2011).

Parallel zu den oben beschriebenen Bildgebungsexperimenten wurden in allen vier Gruppen (WT und VLCAD^-/- unter LCT- beziehungsweise MCT-Diät) ¹³C-MR-Spektren zur Analyse der abdominellen Fettzusammensetzung aufgenommen. Untenstehende Abbildung zeigt charakteristische Spektren von VLCAD^-/--Mäusen, die ein Jahr nach LCT- beziehungsweise MCT-Fütterung gewonnen wurden. Dabei fällt in erster Linie die dramatische Abnahme der Signalintensität für die polyungesättigten Kohlenstoffe (Δ_p, [Δ-1]_p) ins Auge.

Aus diesen Messungen lassen sich zunächst zwei wichtige Schlußfolgerungen ableiten: Zum einen führt die langfristige Einnahme von mittelkettigen Triglyceriden zu einer drastischen Entleerung der körpereigenen Reserven an PUFA, denen in einer Vielzahl von Studien protektive Eigenschaften zugeschrieben werden. Zum anderen werden die mit der Nahrung aufgenommenen mittelkettigen Fettsäuren im Körper offenbar zu langkettigen Fettsäuren umgewandelt – ein Prozeß, der normalerweise vor allem in der Leber stattfindet. Da jedoch die verlängerten Fettsäuren bei VLCAD-Defizienz nur eingeschränkt metabolisiert werden können, sollte dies zu einem verstärkten Rückstau der nicht verwertbaren Lipide in den transgenen Tiere führen. Demnach wurde im letzten Schritt der MR-Fettuntersuchung auch Lipidgehalt und -zusammensetzung der Leber unter den verschiedenen Fütterungsbedingungen in WT- und VLCAD^-/--Tieren bestimmt.

Die Quantifizierung der Spektren ergab eine Verdopplung des Fettgehalts in der Leber der transgenen Tiere, während in WT-Mäusen unter MCT-Diät lediglich ein Trend zu einer Zunahme des Leberfettgehalts beobachtet wurde, die jedoch nicht das Signifikanzniveau erreichte (siehe Tucci et al. 2011 für eine ausführliche Darstellung der Ergebnisse).

An dieser Stelle ist es wichtig festzuhalten, daß überschüssige MCFAs nicht als MCTs in Adipocyten gespeichert werden: Die ¹³C-MRS-Analyse der mittleren Fettsäurenkettenlänge im Abdomen zeigte – selbst nach einem Jahr MCT-Fütterung – lediglich eine leichte Verkürzung der Kohlenstoffketten im Vergleich zur LCT-Diät. Dies befindet sich im Einklang mit früheren Befunden über eine nur geringe Aufnahme von MCFAs in die Adipocyten. Überschüssige MCFAs werden daher primär zur Leber transportiert, wo sie entweder (i) via β-Oxidation zu C2-Fragmenten und Ketonkörpern umgewandelt oder (ii) zu LCFAs verlängert und anschließend zu LCTs verestert werden können. Wie aus der unter beiden Diäten nahezu unveränderten Kettenlänge der abdominal gespeicherten Fettsäuren hervorgeht, dominiert im vorliegenden Fall eindeutig der letztere Weg. Da die verlängerten Fettsäuren in VLCAD-defizienten Mäusen nicht für die Energieproduktion genutzt werden können, führt dies in der Mutante zu einer massiven Lipidakkumulation, was auf lange Sicht für die Leber aufgrund der permanenten Belastung durch gesteigerte Zufuhr und Prozessierung von MCFAs einen metabolischen Teufelskreis darstellt.

Vom klinischen Standpunkt aus gesehen, hat sich die Gabe von MCTs zur Eindämmung von Herz- und Muskelerkrankungen bei Defekten in der Verwertung langkettiger Fettsäuren bewährt, in dem – durch Überbrückung des "metabolischen Flaschenhalses" in der β-Oxidation – die Organe, die auf Fettsäuren als Hauptenergiequelle angewiesen sind, mit den benötigten Substraten versorgt werden. Bis jetzt wurden dabei keine ernsthaften Nebenwirkungen beobachtet; allerdings sind bislang keine belastbaren Daten aus Langzeituntersuchungen verfügbar. Auf der anderen Seite geht aus einigen Kurzzeitstudien hervor, daß MCT-Diäten aufgrund der eingeschränkten Deposition von MCFAs im Fettgewebe auch erfolgreich zur Adipositas-Behandlung eingesetzt werden könnten. Der gesteigerte Energiebedarf für die oben beobachtete Verlängerung der MCFAs kann in der Tat zu einem kurzfristigen Gewichtsverlust beitragen, doch die dauerhaft erhöhte Fettzufuhr in die Leber steigert unweigerlich das Risiko für die Ausbildung einer Steatohepatitis. Es ist daher nicht überraschend, daß in der Literatur über das Auftreten einer Fettleber während ketogener MCT-Diät bei unheilbarer Epilepsie berichtet wird.

Bei zusätzlichem Vorliegen eines Defekts im Fettsäurestoffwechsel führt der verstärkte MCFA-Zufluß in die Leber jedoch nicht nur zu einer Steatose, sondern vielmehr zu den klinischen Charakteristiken des metabolischen Syndroms. Da aufgrund der weltweiten Neugeborenen-Screening-Programme zunehmend mehr angeborene Stoffwechselfehler entdeckt werden und neben symptomatischen auch asymptomatische Kinder bereits im neonatalen Alter mit MCTs supplementiert werden, erscheint ein regelmäßiges Screening der betroffenen Patienten auf mögliche Lebererkrankungen zwingend angezeigt. Für die nichtinvasive Kontrolle auf Veränderungen von Verteilung und Zusammensetzung des Körperfetts könnten die hier für die Maus beschriebenen MR-Techniken problemlos auf klinische MR-Scanner übertragen werden.