DE10217033A1

DE10217033A1 - Verfahren und Diagnose von Prädiabetes und Diabetes mellitus anhand von Atemluftuntersuchungen

Info

Publication number: DE10217033A1
Application number: DE10217033A
Authority: DE
Inventors: Shanta Banerjee
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose von Prädiabetes und Diabetes mellitus sowie zur Kontrolle des Therapieverlaufs von Diabetes mellitus anhand von Atemluftuntersuchungen, indem eine verminderte Insulinaktivität bzw. ein Insulinmangel anhand des Stoffwechselprodukts Acetaldehyd in der menschlichen Atemluft festgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose von Prädiabetes und Diabetes mellitus sowie zur Kontrolle des Therapieverlaufs von Diabetes mellitus anhand von Atemluftuntersuchungen, indem eine verminderte Insulinaktivität bzw. ein Insulinmangel anhand des Stoffwechselprodukts Acetaldehyd in der menschlichen Atemluft festgestellt wird.
Diabetes mellitus steht als Krankheitsbegriff für verschiedene Formen der Glukosestoffwechselstörung mit unterschiedlicher Ätiologie und Symptomatik, deren gemeinsames Kennzeichen ein relativer oder absoluter Mangel an Insulin bzw. verminderte Insulinaktivität ist.
Unbehandelter Diabetes führt zu Folgeerkrankungen. Eine Früherkennung kann deshalb zur Vermeidung von weiteren Komplikationen beitragen.
Bekannte Methoden zur Feststellung von Diabetes basieren i. d. R. auf der Messung des Blutzuckerspiegels. Durch die WHO (World Health Organisation) und die ADA (American Diabetes Association) wurde ein Grenzwertbereich von 6,7-7 mmol/l als Plasma-Zuckerkonzentrationslimit im nüchternen Zustand als Kriterium für Diabetes festgelegt (Jorgensen L. G. et al., Scand. J. Clin Lab Invest. 2001; 61(3): 181-190). Dieses Kriterium ist jedoch zu ungenau, da der Blutzuckerspiegel in Abhängigkeit vom Alter, Geschlecht und Gewicht eines Probanden schwankt, wodurch nach statistischen Untersuchungen Diabeteserkrankungen teilweise unentdeckt bleiben (Pulgar S. M. et al., Aten Primaria. 2001; 15; 27(2): 111-115; Leiter L. A. et al., Diabetes care. 2001; 24 (6): 1038-1043).
Es ist bekannt, dass durch Insulinmangel bzw. durch verminderte Insulinaktivität alternative Stoffwechselvorgänge hervorgerufen werden. Eine solche Stoffwechselentgleisung führt zu überhöhter Lypolyse und einem hohen freien Fettsäuregehalt im Blut. Weiterhin werden die Fettsäuren zu Acetylcoenzym A umgewandelt, welches nicht in den Zitronensäurezyklus aufgenommen werden kann. Dieses Coenzym A wird in so genannte Ketonebodies umgewandelt (Schapero C. et al., The food. 2000; 10: 105-108).
Überraschend wurde festgestellt, dass das Stoffwechselprodukt Acetaldehyd (Ethanal) in der Atemluft eines Diabetikers als eindeutiges Kriterium für einen Diabetes nachweisbar ist. Weiterhin wurde gefunden, daß Acetaldehyd bereits schon bei gering verminderter Insulinaktivität in der Atemluft vorhanden ist. Damit deutet Acetaldehyd, hervorgerufen durch verminderte Insulinaktivität bzw. durch Insulinmangel, auf Diabetes Risiko hin, besonders bevor es im Blutzuckerspiegel nachweisbar ist.
Die Erfindung wird gemäß den Ansprüchen realisiert. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Diagnose von Prädiabetes und Diabetes mellitus anhand des Nachweises von Acetaldehyd in der Atemluft. Weiterhin kann die Anwesenheit von Acetaldehyd auch zur Kontrolle eines Therapieverlaufs bei der Behandlung von Diabetes mellitus dienen, wobei das aufgrund verminderter Insulinaktivität oder Insulinmangel in der menschlichen Atemluft auftretende Stoffwechselprodukt Acetaldehyd analysiert wird. Die Analyse des Acetaldehyds erfolgt neben den in den Analysenverfahren auch nachweisbaren anderen Begleitstoffen, wie z. B. Formaldehyd, Aceton und Propional.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung wird die Exspirationsluft (Ausatemluft) eines Probanden in eine geeignete Lösung wie z. B. Acetonitril eingeleitet oder an ein Adsorbens, wie z. B. Kieselgel, geleitet und anschließend ggf. nach Derivatisierung chromatographisch analysiert.
Atemgasanalysen, z. B. mit Hilfe massenspektrometrischer Methoden, sind dem Fachmann an sich bekannt. Gemäß der Erfindung erfolgt die Detektion von adsorbiertem und derivatisiertem Acetaldehyd bevorzugt mittels Hochdruck- Flüssigkeitschromatographie (HPLC). Sie können aber auch mittels Gaschromatographie (GC), Gaschromatographie- Massenspektrometrie (GC-MS) oder mittels Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS) durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist verschiedene Vorteile auf:

- Die Früherkennung von Diabetes anhand von Acetaldehyd in der Atemluft aufgrund einer verminderten Insulinaktivität bzw. eines Insulinmangels zeichnet sich durch seine Aussagekraft schon im Diabetes Frühstadium aus, bevor Diabetes durch Blutzuckermessung feststellbar ist.
- Die Früherkennung von Diabetes gestattet eine sofortige Therapie, ohne dass kostbare Zeit verlorengeht.
- Das Verfahren ist hervorragend zur Routinekontrolle geeignet.
- Das Verfahren ist einfach handhabbar, die Messkosten sind gering und es besitzt eine deutlich verbesserte Empfindlichkeit im Vergleich zur gegenwärtigen Blutzuckermessung.

Zur Zeit existiert keine vergleichbare Methode zur Früherkennung von Diabetes.
Untersuchungen an verschiedenen Probanden nach o. g. Methode haben gezeigt, dass, wenn die Atemluft Acetaldehyd enthielt, der Acetaldehyd-Peak, der einen Insulinmangel bzw. eine verminderte Insulinaktivität anzeigt, im HPLC- Chromatogramm eine deutliche Höhe von > 15 mAU, aufweist. Gesunde Probanden unter 50 Jahren zeigen keinen Acetaldehyd-Peak, gesunde Probanden über 50 Jahre zeigen dagegen i. d. R. einen schwachen Acetaldehyd-Peak (< 5 mAU). Das hängt damit zusammen, dass mit zunehmendem Alter bekanntermaßen eine verminderte Insulinaktivität einhergeht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht insbesondere auch die Möglichkeit, Risikopatienten zu kontrollieren und fehlendes Insulin bzw. eine Insulininaktivität zeitig zu erkennen. Z. B. können Probandinnen getestet werden, die während einer Schwangerschaft vorübergehend schon einmal Diabetes (gestationale Diabetes) entwickelten. Obwohl der Blutzuckerspiegel nach der Entbindung den normalen Wert erreicht hat, kann mittels erfindungsgemäßer Atemluftanalyse (z. B. 4 Monaten nach der Entbindung) bei Anwesenheit des Acetaldehyd-Peaks gezeigt werden, dass weiterhin Diabetes vorhanden ist.
Weitere Untersuchungen, die an Patienten aus Diabetesabteilungen eines Krankenhauses durchgeführt wurden, bestätigten ebenfalls die Erfindung, da gezeigt werden konnte, dass eine Insulintherapie (in Abhängigkeit vom Erfolg) einen vorhandenen Acetaldehyd-Peak im HPLC- Chromatogramm eindeutig vermindert.
Im Detail wird die Erfindung wie folgt erläutert:

Ausführungsbeispiel

Mehrere (ca. 6-8) Atemstöße von drei unter 50-jährigen Probanden, einem Mann, dessen Blutzuckerspiegel normal war (weiter als P1 genannt), einer Frau, die mittelschwer Diabetes (Blutzuckerwert > 200 mg/dl) hatte, aber nicht unter medizinische Behandlung stand (weiter als P2 genannt), und einer Frau, die während der Schwangerschaft Diabetikerin war und zur Zeit der Messung normale Blutzuckerwerte hatte (weiter als P3 genannt), wurden jeweils auf einen Kieselgelträger aufgehaucht und auf die An- bzw. Abwesenheit von Acetaldehyd unter Verwendung von HPLC untersucht und ausgewertet.
Die Abb. 1a zeigt das HPLC-Chromatogramm vom männlichen Probanden P1, der keinerlei Insulinmangel aufweist. Wie dem Chromatogramm entnommen werden kann, existiert kein Acetaldehyd-Peak. Im Gegensatz dazu zeigt Abb. 1b, das HPLC-Chromatogramm von Diabetikerin P2, einen ausgeprägten Acetaldehyd-Peak in einer Höhe von 19,3 mAU als Kriterium für Diabetes (wobei der Blutzuckerwert auch Diabetes bestätigte). Bei Probandin P3 zeigt das HPLC-Chromatogramm in Abb. 1c ebenfalls einen ausgeprägten Acetaldehyd-Peak (6,662 min) als Kriterium für Diabetes, obwohl kein erhöhter Blutzuckerwert festzustellen war.

Claims

1. Verfahren zur Diagnose von Prädiabetes und Diabetes mellitus sowie zur Kontrolle des Therapieverlaufs von Diabetes mellitus dadurch gekennzeichnet, dass zur Feststellung verminderter Insulinaktivität oder von Insulinmangel das Stoffwechselprodukt Acetaldehyd in der menschlichen Atemluft analysiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exspirationsluft in eine Lösung oder an ein Adsorbens geleitet und einem Detektorsystem zugeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das adsorbierte Acetaldehyd derivatisiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektorsystem für die Analyse des Acetaldehyds bzw. der Derivate die Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie (HPLC), Gaschromatographie (GC), Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) oder Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie- Massenspektrometrie (HPLC-MS) eingesetzt wird.