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Vorlesung zum Praktikum Vorlesung zum Praktikum Klinische ChemieKlinische Chemie(6. Kurstag)(6. Kurstag)
Kohlenhydratstoffwechsel- Glucose- HbA1c
- LactatSchilddrüsenhormon TSH
G. Schumann, Klinische Chemie, MHH
Kohlenhydratstoffwechsel
Das wichtigste Monosaccharid für den Menschen
Glucose, C6H12O6Mr = 180,2
1 Mol Glucose (= 180 g) liefert 720 kcal(1 Liter Cola enthält 110 g Zucker)
Glucose verteilt sich im intrazellulären und extrazellulären Wasserin einem
hypothetischen Glucose-Raum = Verteilungsvolumen
Zusammensetzung des Verteilungsraums für Glucose:
extrazelluläres Volumen uneingeschränktintrazelluläres Volumen (1) → Leberintrazelluläres Volumen (2) → Erythrozyten
25 % - 30 % des Körpergew. insgesamt
Glucose-Pool: 0,11 mol = 110 mmol (= ca. 20 g)
Erwachsener, 70 kg Kgw: 21 Liter Verteilungsvolumen (Glucose)
Glucosekonz. im Blut: 5,2 mmol/l (95 mg/dl)
Hexokinase-Reaktion
Phosphorylierung zu Glc-6-P ist für die Aufnahme der Glucose
in die Zellen und für die Speicherung als Glykogen notwendig.
Glucose-Bestimmung mittels Hexokinase-Rkt.
Hexokinase*
D-Gluc + ATP D-Gluc-6-P + ADP
Glucose-6-P-dehydrogenase
D-Gluc-6-P + NADP Gluconat-6-P + NADPH
*) Die Hexokinase-Reaktion ist nicht spezifisch.
Auch D-Fructose, D-Mannose und D-Glucosamin werden 6-P-phosphoryliert.
UV-Photometrie(336 nm)
Hyperglykämie (Entscheidungsgrenzen)
> 6,9 mmol/l nüchtern
> 10 mmol/l postprandial
Hypoglykämie (Entscheidungsgrenze)
< 2,8 mmol/l< 2,5 mmol/l und < 2,0 mmol/l (Neugeborene)
Referenzintervalle ?
Bestimmung der Glucosekonzentration
Die Bestimmung der Glucosekonzentration wird beeinflusst durch:
die Eigenschaft des Probenmaterials
die Präanalytik(„alles was zwischen Blutentnahme und Analyse passiert“)
Internationale Empfehlungen:
Die gemessene Glucosekonzentration als Plasma-Glucose-konzentration angeben,egal in welchem System (z.B. Vollblut) die Bestimmung erfolgt.
Untersuchungsmaterial für die Glucosemessung
Kennbuchstabe Systembezeichnung
C Kapillarblut
B Blut arteriell∆ ≈ 0,5 mmol
venös
P Plasma
S Serum
PW, (SW), BW Plasma-, (Serum-), Blut-Wasser
L Liquor
U Urin
Wo und wie wird Glucose gemessen?
Krankenhauslaboratorium S, P, C, U, L
Krankenbett C
Notaufnahme, Intensivstation C, B
Praxis des niedergelassenen Arztes S, P, C, U
Selbstkontrolle diabet. Patienten C
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (1)
Der “Goldstandard” in der Diagnostik des Diabetes mellitus und der gestörten Glucosetoleranz
Indikationen:Gestörte Nüchternglucosekonzentration 100 – 125 mg/dl
(5,6 – 5,9 mmol/l)Personen ≥ 45 Jahre und BMI* ≥ 25 kg/m2
Personen ≥ 45 Jahre, trotz BMI* ≤ 25 kg/m2
weil zusätzliche Risikofaktoren vorhanden sind
*) BMI = Body mass index
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (2)
Was sind zusätzliche Risikofaktoren?• Verwandte ersten Grades mit Typ2-Diabetes• Arterielle Hypertonie• Dyslipidämie• Koronare Herzerkrankung• Anamnestisch Gestations-Dibetes
Schwangerschaft:• Screening auf gestörte Glucosetoleranz in der
24. – 28. Schwangerschaftswoche (SSW)• Frühscreening von Schwangeren mit Risikofaktoren
Glucosurie mit normaler nüchtern und postprandialerGlucosekonzentration
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (3)
Testablauf – Vorbereitung des Patienten
• Mindestens 10-16 h Nahrungs- und Alkoholkarenz• Mindestens 3 Tage lang übliche Essensgewohnheiten
(≥ 150 g Kohlenhydrate pro Tag)• Mindestens drei Tage vor dem Test störende Medikamente
(s. Liste) absetzen, sofern dieses ohne Gefahr möglich ist.• Testdurchführung im Sitzen oder liegend
(und ohne Muskelanstrengung)• Während der Testphase nicht rauchen• Mindestens dreitägiger Abstand zur Menstruation
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (4)
• Hyperlipoproteinämie,• Leberzirrhose,• metabolische Azidose (Urämie),• lange Bettlägerichkeit,• Hyperthyreose,• Schwangerschaft,• Kaliummangel,• hochgradige Herzinsuffizienz,• Hungerzustand,• Stresseinwirkung (Herzinfarkt, Operation, sonstige Trauma).
Einflussgrößen der Glucosetoleranz
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (5)
Arzneimitteltherapien:• Saluretika (Thiazide!),• Corticosteroide,• Hormonelle Kontrazeptiva,• Lanxantien,• Nikotinsäure,• Nitrazepam,• Phenothiazine,• Phenazetin,• Schilddrüsenhormone,• Nicht-steroidale Antiphlogistica
Einflussgrößen der Glucosetoleranz
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (6)
Testdurchführung
1. Testbeginn 8-9 Uhr
2. kapilläre oder venöse Blutentnahme zur Bestimmung der Nüchternglucose
3a. 75 g wasserfreie (!) Glucose in 250 – 300 ml Wasser(oder 82,5 g Glucosemonohydrat)(oder hydrolisierte Stärke in entspr. Menge)
3b. Kinder: 1,75 g Glucose pro kg Kgw ( jedoch ≤ 75 g)
4. Blutentnahme nach 120 min
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (7)
Screening-oGTT auf Gestations-Diabetes
50 g Glucose in 200 ml Wasser innerhalb von 5 min langsamtrinken.Blutentnahme nach 60 min, wobei vorausgegangene Mahlzeit und Tageszeit nicht bedeutsam sind.
Diagnostischer-oGTT auf Gestationsdiabetes
Durchführung so wie der oGTT für alle Erwachsenen, jedoch drei Blutentnahmen: 0 min, 60 min, 120 min
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (8)
Störungen
• Insbesondere der 2h-Wert zeigt eine größere Variationsbreite (In Untersuchungen mit wiederholter oGTT bei denselben Patienten nachgewiesen)
• Unterschiede in der Geschwindigkeit des Trinkens
• Nicht zeitgerechte Blutentnahme.
Oraler Glucosetoleranz-Test (-oGTT) (9)
Vollbluthämolysat PlasmaBlutentnahme Venös Kapillär Venös Kapillär
Diabetes MellitusNüchternwert ≥ 110 ( 6,1) ≥ 110 ( 6,1) ≥ 126 ( 7,0) ≥ 126 ( 7,0)
2 h-Wert ≥ 180 (10,0) ≥ 200 (11,1) ≥ 200 (11,1) ≥ 220 (12,2)
Gestörte Glucosetoleranz (ImpairedGT)2 h-Wert ≥ 120 u. < 180 ≥ 140 u. < 200 ≥ 140 u. < 200 ≥ 160 u. < 2202 h-Wert (≥ 6,7 u. < 10,0) (≥ 7,8 u. < 11,1) (≥ 7,8 u. < 11,1) (≥ 8,9 u. < 12,2)
NormalbefundNüchternwert < 100 (5,6) < 100 (5,6) < 110 (6,1) < 110 (6,1)
2 h-Wert < 120 (6,7) < 140 (7,8) < 140 (7,8) < 160 (8,9)
Angaben in mg/dl und (mmol/l) WHO-Empfehlung nur für venöses Plasma (andere Werte kalkuliert)
Oraler Glucosetoleranztest
www.mh-hannover.de/zentrallabor.html↓
Einrichtungen↓
Klin. Chemie↓
Blaues Heft: Informationen für Einsender (pdf)↓
Seite 29,30
Praktikumstag 3 und Praktikumstag 6
im Intranet
www.mh-hannover.de/schumann.html
Analytische Komponenten: Eiweißfällung, Kalibrierung, Probenverdünnung
Physiologische Komponenten
Glucosekonzentration in Abhängigkeit vom Untersuchungsmaterial
Glucose-Bestimmung mit der Glucose-dehydrogenase-Reaktion
Glucose-dehydrogenase
β-D-Gluc + NAD D-Gluconat + NADH
Zusatz von Mutarotase, um die α-isomere Form der Glucose
schnell in die β-Form zu überführen.
----------------------------------------------------------------------------------------
Sowohl Gluc-DH-Methode als auch die Hexokinase/Gluc-6-P-
DH-Methode sind sehr wenig störanfällig (sind spezifisch).
UV-Photometrie(336 nm)
Metabolisches Syndrom
Multifaktorielles polygenes Syndrom(Das Ausmaß der Manifestation hängt sehr wesentlich von Umweltfaktoren ab.)
Eine Vielzahl von Störungen im Stoffwechsel und viele klinische Manifestationen
Gemeinsam:Insulinresistenz und eine Gruppe von gleichzeitig vorkommenden vaskulären Faktoren
Metabolisches Syndrom
• Essentielle Hypertonie (> 140/90 mm Hg)
• Zunehmend verminderte Glucosetoleranz
• Dys- und Hyperlipidämie(Cholest.: >250 mg/dl; HDL-Cholest.: <35 mg/dl; Triglyceride: >200 mg/dl)
• Familiäre Belastung (Diab. mell. Typ II, Hypertonie, Herzinfarkt)
• Androide Fettverteilung und Übergewicht
• Harnsäurekonzentration im Serum ⇑: (> 475 µmol/l)
• Gamma-GT ⇑
• Fibrinogen ⇑: (> 300 mg/dl)
• Albuminurie: (> 20 mg/l)
Metabolisches Syndrom
Gestörte Glucose-Aufnahme und –Verstoffwechselung
Atherogene Konstellation auf Grund einer pathophysio-logischen Resistenz der Gewebe (Skelettmuskulatur!) für die Insulin-stimulierte Aufnahme und Verstoffwechselung von Glucose:
Insulinresistenz
Hyperinsulinämie
Diabetes mell. (Typ II)(als Endstadium der Insulinresistenz)
POCT
Point of Care Testing (Patientennahe Analytik)
Kosten des POCT sind deutlich höher als Analysen im medizinischen Zentrallaboratorium.
Die Harmonisierung von POCT-Analysen mit den Resultaten aus konventioneller Analytik ist nicht immer gewährleistet.
Fast alle Glucometer sind auf Blut-Glucose kalibriert, obwohl nicht im Blut gemessen wird.
Scatter Plot
Glucose-Hemocue mmol/l2 4 6 8 10
Glu
cose
-Asc
ensi
a E
lite
mm
ol/l
2
4
6
8
10
y = xRegression line (Passing/Bablok)
Deviation from the regession line [%]
Glucose-Hemocue mmol/l2 4 6 8 10
Dev
iatio
n
-50
0
50
100
150
Mean90. PercentilMedian
Ratio y/x (%)
Glucose-Hemocue mmol/l2 4 6 8 10
Rat
io
(%)
50
75
100
125
150
175
Ascensia Elite versus Hemocue
POCT: Vergleichsmessungen mit verschiedenen Glucometern
Glucose-Hemocue mmol/l2 4 6 8 10
Glu
cose
-Ref
lotro
n m
mol
/l
2
4
6
8
10
y = xRegression line (Passing/Bablok)
Deviation from the regession line [%]
Glucose-Hemocue mmol/l2 4 6 8 10
Dev
iatio
n
-20-10
0102030
Mean90. PercentilMedian
Ratio y/x (%)
Glucose-Hemocue mmol/l2 4 6 8 10
Rat
io
(%)
50
75
100
125
150
175
Reflotron versus Hemocue
POCT: Vergleichsmessungen mit verschiedenen Glucometern
Bereiche der Messergebnisse jeder Messserie
Messserie Nr. (sortiert)10 20 30 40
Glu
cose
- B
erei
ch
mm
ol/l
Kle
inst
er W
ert -
Grö
ßter
Wer
t
0
2
4
6
8
10
12
Hypoglykämie (Entscheidungsgrenze)
< 2,8 mmol/l< 2,5 mmol/l und < 2,0 mmol/l (Neugeborene)
Welche Auswirkung hat mangelnde Genauigkeit der Gucosebestimmung?
Wichtige Entscheidungsgrenzen
Hämoglobin A1c und andere HbA1-Derivate
HbA1c:(Kurze) Intervalle mit Hyperglykämie können bis zuca. 100 - 120 Tagen rückverfolgt werden.
Glykierte Hämoglobine (HbA1 und HbA1c)
Standardisierung und Entscheidungsgrenzen:HbA1: < 8 % HbA1c: < 6,5 %
Häufigkeit der Bestimmung von HbA1c:Erst eine Differenz > 1 % zwischen zwei Messungen ist klinisch relevant. Deshalb mindestens 2 Wochen Abstand zwischen den Messungen.
Empfehlung: Im Intervall von 4-6 Wochen HbA1c messen.
Diabetisches Coma
Differentialdiagnose zur Beurteilung ob Ketoazidose oder Hyperosmolalität dasComa ausgelöst haben.
Diabetische Ketoazidose:
Gleichgewicht der KH-regulierenden Hormone gestört.(Insulin ⇒ ⇐ Glucagon, Katecholamine, Wachstumshormon und Cortisol)(Stoffwechselstörung vorwiegend bei Diab. mell. Typ I)
Hyperglykämisches, hyperosmolares (nichtketotisches) Syndrom:
Dehydratation mit normaler Anionenlücke (= S-Na - S-Cl - S-HCO3-)
(Referenzintervall: 8 - 16 mmol/l)
(Stoffwechselentgleisung vorwiegend bei Diab. mell. Typ II)
Messgröße Ketoazidotisches Koma
Hyperosmolares Koma
Lactatazidose
Glucose im Blut > 22 mmol/l In der Regel höher als bei Ketoazidose
< 7,8 mmol/l
Glucosurie ++ ++ + bis NEGATIVpH <7,35 7,35 – 7,45 < 7,25Basenabweichung starkes Defizit unauffällig starkes DefizitBicarbonat erniedrigt unauffällig erniedrigtpCO2 < 35 mmHg 35 – 45 mmHg < 35 mmHgKetone im Serum +++ Ø bis (+) ØKetonurie +++ Ø ØOsmolalität bis ca. 350 mosm/kg In der Regel höher
als bei Ketoazidose(> 350 mosm/kg
bis ca. 310 mosm/kg
Lactat im Blut leicht bis mäßig erhöht
normal oder leicht erhöht
stark erhöht,> 10 mmol/l
Differentialdiagnose Koma
Diabetisches Coma
Gesteigerte Lipolyse
Diabetisches Coma
GesteigerteGlykogenolyse
und
verminderteGlucoseverwertung
Diabetisches Coma
Gesteigerte Proteolyse
L-Lactat im Serum
Lactat ist das Endprodukt des anaeroben Glucosemetabolismus.
Die Lactatkonzentration im Blut/Plasma ist erhöht bei- inadequat hohem Anfall- oder bei gestörter Verwertung
Bestimmungsverfahren
Enzymatisch (im S/P), optischer Test mit ExtinktionszunahmeIm Blut mit ionenselektiver Elektrode
Referenzintervall: 0,6 -2,4 mmol/l
[Die präanalytische Phase muss kurz sein, oder die Glykolyse mussdurch Additive bei Blutentnahme (z.B. Natriumfluorid) blockiert werden]
L-Lactat im Serum
Indikation
Prognose und Verlaufsbeurteilung bei Kreislaufschockund Vergiftungen.
Erkennen von Gewebshypoxien bei einem arteriellen pO2,der noch im Referenzbereich liegt.Klärung unklarer metabolischer Azidosen, besonders beierhöhter Anionenlücke und komatösen Patienten.Diagnose akuter intestinaler Gefäßverschlüsse.
Erkennung fetaler Notsituationen während der Geburt.
Diagnose kongenitaler Lactatazidosen.
L-Lactat im SerumEinteilung der LactatazidosenErworbene Formen, Typ A: Gewebshypoxie- Verminderte Gewebedurchblutung
(bei vermindertem Gefäßtonus oder erhöhter Gefäßpermeabilität,Linksherzversagen, vermindertem Herzminutenvolumen)
- Reduzierte arterielle O2-Sättigung(bei Pulsschwäche, Hypoxämie, CO-Vergiftung,bei starker, lebensbedrohender Anämie)
Erworbene Formen, Typ B: keine Gewebshypoxie - Sepsis, Infektionen (z.B. Malaria, Cholera)- Niereninsuffizienz, schwere Leberfunktionseinschränkung
Krebserkrankungen, diabetische Ketoazidose- Medikamente (Biguanide, Ethanol, Salicylat, Methanol, Zyanid,
Methanol, Ethylenglykol, Paracetamol, Vit-B-Mangel, ...)
Hereditäre Formen (selten)- z.B. mitochondriale Myopathien
L-Lactat im SerumEinteilung der LactatazidosenErworbene Formen, Typ A: Gewebshypoxie- Verminderte Gewebedurchblutung
(bei vermindertem Gefäßtonus oder erhöhter Gefäßpermeabilität,Linksherzversagen, vermindertem Herzminutenvolumen)
- Reduzierte arterielle O2-Sättigung(bei Pulsschwäche, Hypoxämie, CO-Vergiftung,bei starker, lebensbedrohender Anämie)
Erworbene Formen, Typ B: keine Gewebshypoxie - Sepsis, Infektionen (z.B. Malaria, Cholera)- Niereninsuffizienz, schwere Leberfunktionseinschränkung
Krebserkrankungen, diabetische Ketoazidose- Medikamente (Biguanide, Ethanol, Salicylat, Methanol, Zyanid,
Methanol, Ethylenglykol, Paracetamol, Vit-B-Mangel, ...)
Hereditäre Formen (selten)- z.B. mitochondriale Myopathien
L-Lactat im SerumEinteilung der LactatazidosenErworbene Formen, Typ A: Gewebshypoxie- Verminderte Gewebedurchblutung
(bei vermindertem Gefäßtonus oder erhöhter Gefäßpermeabilität,Linksherzversagen, vermindertem Herzminutenvolumen)
- Reduzierte arterielle O2-Sättigung(bei Pulsschwäche, Hypoxämie, CO-Vergiftung,bei starker, lebensbedrohender Anämie)
Erworbene Formen, Typ B: keine Gewebshypoxie - Sepsis, Infektionen (z.B. Malaria, Cholera)- Niereninsuffizienz, schwere Leberfunktionseinschränkung
Krebserkrankungen, diabetische Ketoazidose- Medikamente (Biguanide, Ethanol, Salicylat, Methanol, Zyanid,
Methanol, Ethylenglykol, Paracetamol, Vit-B-Mangel, ...)
Hereditäre Formen (selten)- z.B. mitochondriale Myopathien
D-Lactat im Serum
L-Lactat* / D-Lactat
Mittelschwere bis schwere Azidose bei Patienten mit Kurzdarm und
aufsteigender Besiedlung des Darms mit D-Lactat produzierenden
Bakterien.
*) Der enzymatische Test erfasst nur L-Lactat
L-Lactat im Liquor
Liquor-Lactat
Differential Diagnose, Therapiekontrolle und Prognose cerebraler und meningealer Erkrankungen
Schilddrüsenfunktion
Beeinflussung
• der basalen Stoffwechselregulation• des Wachstums• der Wärmeregulation (Hauptregulator)• der Metabolisierung von Nahrungsstoffen
Besonders intensive Wirkung auf:• Leber, Niere, Herz und Gehirn
Hormonwirkung durch Freisetzung von Trijodthyronin (T3) und
Thyroxin (T4) nach Stimulation durch das Thyroidea-stimulierende
Hormon (TSH)
Thyreoidea stimulierendes Hormon (TSH)
TSH-Konz. korreliert invers und exponentiell mit der Konzentrationvon freiem T4. (Normale Funktion von Hypothalamus und Adenohypophyse vorausgesetzt )
Serum-T4 - Serum-TSH Kleine Änderungen des FT4 bewirken eine starke Änderung der TSH-Konzentration.
Die initiale Schilddrüsendiagnostik kommt in der Regelmit der TSH-Bestimmung allein aus.
S-TSH Referenzbereich: 0,27 - 4,2 mU/l
Thyreoidea stimulierendes Hormon (TSH)
Indikationen
• Hyperthyreose (Differentialdiagnose bei tachykarden Herzrhyth-musstörungen, Herzinsuffizienz und koronaren Herzkrankheiten
• Thyreotoxische Krise
• Hypothyreose
• Vor Diagnostik mit iodhaltigen Kontrastmitteln
• Kontrollmessung bei Substitutions- und Suppressions-Therapie
• (Neugeborenen-)Screening auf kongenitale Hypothyreose