Atemtests zur Diagnose und zum Monitoring eines Diabetes mellitus Рin der Zukunft möglich?

Autor/in: , Redaktion: Dr. Bertil Kluthe
© Kluthe-Stiftung Ern√§hrung und Gesundheit

Freitag, 30. Dezember 2011

Blutzucker messen
© aldenchadwick

Fingerkuppen, die vom Einstechen stark verhornt sind – eine Folge der unz√§hligen Blutzucker-Messungen, die vielen Diabetikern nur allzu gut bekannt ist. Viele Diabetiker m√ľssen t√§glich mehrmals ihren Blutzucker pr√ľfen. Vielfach werden Messungen vernachl√§ssigt, weil die Stiche als √§u√üerst unangenehm empfunden werden. Eine weniger eingreifende Methode w√§re hier mehr als willkommen. Doch wie k√∂nnte eine Alternative aussehen?

Diagnosen √ľber den Atem sind seit Alters her gebr√§uchlich. Bei einer Ur√§mie riecht der Atem fischig, faulig-muffig mutet er im Fall einer Lebererkrankung an und ein Aceton-Geruch nach sich zersetzenden √Ąpfeln deutet auf einen Diabetes hin. Letzteres ergibt sich dadurch, dass sich bei einer diabetischen Stoffwechsellage die Zusammensetzung der Atemgase ver√§ndert. Bis es dagegen soweit kommt, dass Aceton im Atem riechbar wird, hat der Diabetiker bereits, was keineswegs gewollt ist, eine fortgeschrittene Ketoacidose (1).

Wie h√§ngt Aceton nun eigentlich mit einem Diabetes zusammen? Durch einen Mangel an Insulin kann resorbierte Glucose nicht mehr aus dem Blut in die Zellen aufgenommen werden. Kohlenhydrate, deren zentrales Abbauprodukt die Glucose ist, stehen daher nicht l√§nger als Energiequelle zur Verf√ľgung. Deshalb muss der K√∂rper auf eine andere Ressource zur√ľckgreifen. Bleiben die beiden Makron√§hrstoffe Eiwei√ü und Fett. Da Eiwei√ü im K√∂rper eher knapp ist, geht dieser vor allem an seine Hauptreserve: Fett. Und beim Fettabbau entsteht eben auch Aceton, das sich dann in der Atemluft wiederfindet. Allerdings liegt die Substanz nur in geringen Mengen vor: Beim Ausatmen besteht der √ľberwiegende Teil der Atemgase aus Stickstoff (78 Prozent), Sauerstoff (16 Prozent) und Kohlendioxid (vier Prozent). Aceton findet sich unter den verbleibenden zwei Prozent.

Technologische Fortschritte erm√∂glichen inzwischen den Einsatz viel pr√§ziserer Methoden mit weit niedrigerer Wahrnehmungsschwelle als die des „Geruchstests“. Dadurch konnte der Atemtest als Nachweismethode ebenfalls weiterentwickelt werden und sich verbreiten. Einige Beispiele f√ľr seine Anwendung: Der Alkoholkonsum l√§sst sich via Atemtest bestimmen, manche Lebensmittel-Intoleranzen wie eine Fructose- oder Lactose-Intoleranz werden mit Hilfe solcher Tests √ľberpr√ľft. Auch zum Nachweis von Helicobacter pylori-Infektionen und von Asthma finden Atemtests Verwendung. K√∂nnte also ein Atemtest genauso eine Diabetes-Diagnose oder, vielleicht sogar eine zuverl√§ssige Blutzucker-Bestimmung m√∂glich machen? Denkbar ist es durchaus, Forschungen dazu laufen.

Z√ľricher Wissenschaftler um Professor Sotiris Pratsinis haben ein Ger√§t entwickelt, mit dem sich Aceton in kleinsten Konzentrationen (ppb-Bereich) nachweisen l√§sst. Zur Messung dient ein Halbleiter aus Silikon-versetztem Wolframoxid. Trifft Acetons auf das Wolframoxid, dann kommt es zu einer Reaktion und der Widerstand des Wolframoxids sinkt, was wiederum die Leitf√§higkeit erh√∂ht. Dadurch flie√üt mehr Strom und ein Signal wird verst√§rkt. Mit einem solchen Ger√§t k√∂nnte laut Aussage der Forscher √ľber eine erh√∂hte Aceton-Ausscheidung die Diagnose eines Typ I-Diabetes oder die einer Ketoacidose gestellt werden.

Im Fr√ľhjahr n√§chsten Jahres soll ein sechsmonatiges Projekt mit Kindern, die an Typ 1-Diabetes erkrankt sind, starten. Geplant wird es von einem Krankenhaus in Oxfordshire (England) in Zusammenarbeit mit der Firma Oxford Medical Diagnostics, die die Messger√§te bereitstellt. Auch hier setzt man auf eine Messung des Acetons. Man erhofft sich sogar √ľber die Menge des ausgeatmeten Acetons den Insulin-Bedarf absch√§tzen zu k√∂nnen. Parallel zu der Aceton-Messung wird der Blutzucker auf klassische Art bestimmt, um die unterschiedlich erhaltenen Werte √ľber einen Vergleich in Beziehung zu setzen.

Doch l√§sst Aceton als einziges untersuchtes Atemgas zuverl√§ssige R√ľckschl√ľsse auf die H√∂he des Blutzuckers zu? Hier scheiden sich die Geister. Aceton ist nur eines von vielen Gasen, die sich bei einem Diabetes anteilig in der Atemluft ver√§ndern. Hinzu kommt, dass individuelle Unterschiede und die Ern√§hrung die Aceton-Menge beeinflussen k√∂nnen, die √ľber die Atemluft ausgeschieden wird. So f√ľhrt z. B. eine Kohlenhydrat-arme Ern√§hrung oder auch eine Fastenphase zu erh√∂hten Aceton-Werten. Au√üerdem treten abh√§ngig von der Tageszeit Unterschiede auf. Als alleiniges Mittel zur zur Blutzucker-Kontrolle erscheint Aceton daher eher unsicher.

Pietro Galasetti, Professor f√ľr P√§diatrie und Pharmakologie an der Universit√§t Kalifornien, Irvine, forscht schon l√§ngere Zeit auf diesem Gebiet. Auch Galasetti sch√§tzt den blo√üen Bezug auf Aceton als zu einfach ein. Der Forscher arbeitet mit der ADA, der amerikanischen Diabetes Gesellschaft, zusammen, um einen mathematischen Algorithmus zu finden. Mithilfe dieses Algorithmus soll eine zuverl√§ssig Bestimmung des Blutzuckerspiegels √ľber mehrere Atemgase m√∂glich werden. In einer k√ľrzlich ver√∂ffentlichten Arbeit gab das Team um Galasetti zwei Atemgas-Kombinationen bekannt, die nach ihren Ergebnissen beide die H√∂he des Blutzuckerspiegels gut widerspiegeln k√∂nnten. Die eine Gruppe umfasst Aceton, Methylnitrat, Ethanol und Ethylbenzen (r = 0,883) (2) w√§hrend die andere Gruppe aus 2-Penyl-Nitrat, Propan, Methanol und Aceton (r = 0,869) besteht. √úber diese Kombinationen l√§sst sich, nach Bewertung der Forscher, eine Blutzuckerbestimmung sowohl bei Gesunden als auch bei Typ 1-Diabetikern vornehmen.

K√∂nnte auf dieser Grundlage ein kosteng√ľnstiges, tragbares Messger√§t entwickelt werden, w√ľrde dies wahrscheinlich einen gro√üen Schritt in Richtung Diabetes-Einstellung via Atemtest bedeuten.

(1) Die Ketoacidose ist eine Form der diabetischen Stoffwechselentgleisung.
(2) r= Korrelationskoeffizient; Ma√ü f√ľr den Zusammenhang zwischen zwei Gr√∂√üen. Der Koeffizient kann werte zwischen -1 und +1 annehmen. Ein Wert von > 0,8 kann als hohe Korrelation eingestuft werden.

Quellen einblenden

  • Manolls A: The Diagnostic Potential of Breath Analysis. CLIN. CHEM. 29/1, 5-15 (1983)
  • Curry A: A Breath Test for Blood Glucose. Diabetes Forecast, Jan 2010
  • ETH Z√ľrich (6.5.2010): Keinen Stich mehr in den Finger
  • Minh TD, Oliver SR, Ngo J, Flores R, Midyett J, Meinardi S, Carlson MK, Rowland FS, Blake DR, Galassetti PR: Noninvasive measurement of plasma glucose from exhaled breath in healthy and type 1 diabetic subjects. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2011 Jun;300(6):E1166-75. Epub 2011 Apr 5.
  • Spanel P, Dryahina K, RejŇ°kov√° A, Chippendale TW, Smith D: Breath acetone concentration; biological variability and the influence of diet. Physiol Meas. 2011 Aug;32(8):N23-31. Epub 2011 Jul 1.
  • BBC News (4.11.2011): Diabetes breath test trials on Oxfordshire children

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verfasst von am 30. Dezember 2011 um 08:43

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