Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik

Teil 6Diabetes mellitus

Kohlenhydratstoffwechsel

Prof. Dr. Ralf LichtinghagenMedizinische Hochschule Hannover

Klinische ChemieTel.: 0511-5323940

Glucosestoffwechsel

2 ATP

Zitratzyklus

Zitratzyklus

Diabetes mellitus

Hufigste endokrin-metabolische Erkrankung,ca. 5% der westl. Bevlkerung betroffen,

Problem Sptkomplikationen: Mikro- und Makroangiopathien

Klassifikation: Typ-1-Diabetes: Zerstrung der Insulin-produzierenden -Zellen (immunologisch oder idiopathisch bedingt)Typ-2-Diabetes: 1. erhhte hepatische Gluco-neogenese, 2. Funktionsstrung der -Zelle mit rel. Insulinmangel, 3. verminderte Insulin-sensitivitt bzw. InsulinresistenzGestationsdiabetesandere spezische Typen

Diabetes mellitusRisikofaktoren fr Typ-2-Diabetes

Alter > 45 Jahrebergewicht (BMI 25 kg/m2)Positive Familienanamnese (Konkordanzrate eineiiger Zwillinge fast 100%)Krperliche InaktivittGestrte GlucosehomostaseGestationsdiabetesKind mit Geburtsgewicht > 4500 gHypertonie (140/90 mm Hg)HDL-Cholesterin 35 mg/dl (0,9 mmol/l)Triglycerid 250 mg/dl (2,82 mmol/l)PCO-Syndrom (Syndrom der polyzystischen Ovarien)Kardiovaskulre Erkrankung

Screening ab mindestens einem dieser Risikofaktoren alle drei Jahremittels Nchternglucose bzw. OGTT.

Glucose-Bestimmung: Pranalytik

In der Zirkulation besteht fr die Glucose ein Konzentrationsgeflle von der Arteriole ber das Kapillarnetz bis hin zur Vene (ca. 5-10 mg/dl).

Blutglucosewerte sind abhngig von der Art des Untersuchungsmaterials (Kapillarblut, venses Vollblut, Plasma, Serum).

Wird die Probe nicht bei der Abnahme mit Glykolysehemmern(NaF, Iodoacetat, Maleinimid) versehen, beginnt bereits ein Glucoseverlust durch erythrozytre Enzyme!

Glucose-BestimmungenHexokinase-MethodePhosphorylierung von Glucose in Anwesenheit von Hexokinase mit ATP imberschuss, Indikatorreaktion mit Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase.

HexokinaseGlucose + ATP Glucose-6-Phosphat + ADP

Glucose-6-Phosphat-DehydrogenaseG-6-P + NADP Gluconolacton-6-Phosphat + NADPH + H+

Extinktionszunahme bei 340 nm nach vollstndigem Reaktionsablauf korreliertmit der Menge des gebildeten NADPH und somit mit der Konzentration derGlucose in der gemessenen Probe.

Hexokinase-Reaktion: unspezifisch, fhrt auch zur Phosphorylierung von D-Fructose, D-Mannose, und D-Glucosamin.

Gluc-6-P-DH-Reaktion: spezifisch

Glucose-BestimmungenGlucose-Dehydrogenase-MethodeMutarotase beschleunigt die Umwandlung von -D-Glucose in -D-Glucose, welche durch Glucose-Dehydrogenase zu Gluconolacton oxidiert wird.

Glucose-Dehydrogenase-D-Glucose + NAD+ Gluconolacton + NADH + H+

(berschuss)

Extinktionszunahme bei 340 nm nach vollstndigem Reaktionsablauf korreliertmit der Menge des gebildeten NADH und somit mit der Konzentration derGlucose in der gemessenen Probe.

Glucose-DH-Reaktion: spezifisch, Ausnahme: Patienten unter Xylose-Belastung haben falsch-hohe Glucose-Werte.

Glucose-BestimmungenGlucoseoxidase/Peroxidase-MethodeGOD oxidiert Glucose zu Gluconat unter Bildung von H2O2. Ein reduziertesfarbloses Chromogen wird in der Indikatorreaktion durch H2O2 unter Peroxidase(POD) oxidiert.

Glucoseoxidase-D-Glucose + H2O + O2 Gluconolacton + H2O2

PeroxidaseFarbstoff-H2 (red.) + H2O2 Farbstoff (ox.) + 2 H2O

Messbare Farbintensitt ist proportional der Glucosekonzentration.

Glucoseoxidase-Reaktion: spezifisch, Peroxidase-Reaktion: empfindlich gegenber reduzierenden Substanzen

(z.B. Ascorbinsure)

Insgesamt schlechte Spezifittt der Reaktion, weshalb das Verfahren nurtrockenchemisch fr semiquantitative Bestimmungen der Glucose im Urineingesetzt wird.

Referenzwerte fr GlucoseReferenzwerte beziehen sich auf ca. 12h Nahrungskarenz.

Als Untersuchungsmaterialien sind Blut, Kapillarblut (Hmolysat), Plasma und Serum mglich

Glucose im Plasma : 4,4 - 6,0 mmol/l (Umrechnungsfaktor 0,05551)79 - 109 mg/dl (Umrechnungsfaktor 18,02)

Glucose im Serum, Blut, Kapillarblut: 3,9 5,5 mmol/l70 - 99 mg/dl

Hypoglykmie: Blutzucker zu niedrig (bezogen auf Referenzbereich)Hyperglykmie: Blutzucker zu hoch

Glucosurie: Beim berschreiten der Nierenschwelle (ca. 8,5 mmoll/l wird Glucose nach glomerulrer Filtration nicht mehr in ausreichendem Mae rckresorbiert.

HyperglykmieReproduzierbarer Nachweis einer Hyperglykmie mittels Nchternblutglucosebestimmung erfolgt, Ursache einer Glucosurie wird ebenfalls durch Bestimmung des Blutzuckers abgeklrt.

Ein D. mellitus liegt vor, wenn bei exakter Pranalytik

P-Glucose 7,0 mmol/l (S-Glucose 6,1 mmol/l)

Nchternblutglucose ist das wichtigste diagnostische Mittel zum Ausschluss eines Diabetes mellitus

Eine einmalig gemessene normale Blutglucosekonzentration schliet einen manifesten Diabetes nicht aus!

Bei grenzwertigen Messwerten kann ein oraler Glucosetoleranztest einer Diagnosesicherung dienen.

Oraler Glucosetoleranztest (OGTT)Indikation: Verdacht auf Diabetes mellitus, (Glucosebelastung

provoziert Insulinausschttung)

Bedingungen: Keine Magen-Darm-Erkrankung (vernderte Resorption)keine Lebererkrankung (Leberfunktion)kein Fieberkein bekannter D. mellitus

Vorbereitung: Drei Tage zuvor normale kohlenhydratreiche Kost, keine Medikamente, 10-16 Stunden vorher nchtern

Durchfhrung: Testdurchfhrung am Morgen Nchternblutzucker bestimmen (0 h-Wert)75 g Glucose (in 250-300 ml) als Trunk einnehmen ruhen (keine Muskelanstrengung)2 h-Blutzucker bestimmen

Oraler GlucosetoleranztestAuswertung

Nchtern 2h nach Belastung

Normal 3,9-5,5 und < 7,8

Diabetes mellitus 6,1 und/oder 11,1

Gestrte Nchternglykmie 5,6-6,0 und < 7,8

Gestrte Glucosetoleranz < 6,1 und 7,8-11,0

Anlagerung von Glucose an Proteine

Eine sogenannte Glykosylierung von Proteinen kann auf enymatischem und ebenfalls auf nichtenzymatischem Wege (Glykierung) erfolgen.Dabei reagiert die Glucose mit der freien Aminogruppe eines Proteins

H-C=O + H2N-Protein H-C=N-Protein H2C-NH-ProteinH-C-OH H-C-OH C=O

R R R

labiles Aldimin stabiles Ketoamin

Die Konzentration des stabilen Endproduktes ist von der umgebenden Glucosekonzentration abhngig.Der Glykierungsgrad von Proteinen mit einer langen Halbwertszeit kann als Langzeitparameter fr die Diabeteseinstellung dienen.

schnell langsam

Hmoglobin A1c

Hmoglobin (Hb)

90% HbA0

5-7% HbA1

2,5% HbA2

Hmoglobin A1c: Bewertung

Fragestellung: Qualitt der Blutzucker-Einstellung in den letzten acht Wochen (Blutzuckergedchtnis),Langzeitparameter fr die berwachung des Therapieerfolges bei Diabetikern

Beurteilung: HbA1c in % des Gesamt-Hb

Optimale Einstellung < 6Befriedigende Einstellung < 7Unbefriedigende Einstellung > 8Dekompensierter Diabetes > 12

Fructosamin

Neben der Bestimmung des HbA1c kann auch die Bestimmung von glykierten Serumproteinen sinnvoll sein, die nach dem selben Prinzip erfolgt. Aufgrund der Halbwertszeit des Albumins im Serum hat das Fructosamin (glykiertes Protein)ein diagnostisches Fenster von etwa zwei Wochen.

Diabetische Ketoacidose

Insulin Glucosetransport in die Zelle

Blutzucker Glucosemangel in der Zelle

Glucoseverwertung Fettabbau

freie Fettsuren

in der Leber: Ketonkrper (Ausscheidung im Urin)

Ketonkrper: Aceton, Acetoacetat, -HydroxybutyratNachweis von Acetoacetat, Aceton mittels UrinteststreifenLegalsche Probe: Natriumnitroprussid (alk. Milieu) violett

Koma

HypoglykmieSymptome: belkeit, Erbrechen, Unruhe, Schwitzen,

Hypertonus, Kopfschmerzen, Psychosyndrom (Reizbarkeit, Verwirrtheit), Koordinationsstrungen, primitive Automatismen, Doppelbilder, Koma, Atem- und Kreislaufstillstand

Hypoglykmie bei Blutglucosekonzentrationen unter 50 mg/dl mit klassischer Symptomatik, es besteht Lebensgefahr.

Ursachen: D. mellitus (Fehlverhltnis zwischen appliziertem Insulin und aufgenommener Nahrung)

seltener Suizidversuch mit (oralen) AntidiabetikaAlkohol (inhibiert Gluconeogenese, Wirkung von Cortisol, Wachstumshormon, Adrenalin))Insulinom (Adenom mit autonomer Insulinproduktion)neonatale Hypoglykmien (gehuft bei Neugeborenen von diabetischen Mttern)

Laktat

Endprodukt des anaeroben Stoffwechsels.Ausgeprgte Laktat-Erhhungen (Laktatazidose) sind fr den Patienten bedrohlich. Hufigste Form der metabolischen Azidose.

Ursachen: verminderte Durchblutung infolge von GefschdenGewebshypoxie bei Lungenschdigung, CO-Vergiftung, AnmieNiereninsuffizienz, diabetische Ketoazidose, Sepsis,starke Muskelttigkeit

LDHL-Laktat + NAD+ Pyruvat + NADH + H+

Strungen bei der Kohlenhydrataufnahme

Brstensaummembran des Dnndarms enthlt sieben Glykosidasenzur Freisetzung von Monosacchariden (z.B. Maltase/Sukrase/Isomaltase/Laktase)

Mangelzustand fhrt zu Malabsorption und Intoleranz der entsprechenden Disaccharide (nicht Monosaccharide).

Wichtigste Form: genetisch determinierte verminderte Laktaseaktivitt (In meisten Sugetieren fllt Laktaseaktivitt nach der Stillphase ab und bleibt fr den Rest des Lebens niedrig!)

Dennoch haben manche erwachsene Laktasephnotypen eine persistierend hohe Laktaseaktivitt (Laktasepersistenzallel). Laktaseintoleranz wird hervorgerufen durch ein homozygotes (rezessives) Nicht-Persistenzallel des Laktasegens.Prvalenz des Laktasemangels niedrig in europischer, hoch in ostasiatischer Bevlkerung.

Laktosetoleranztest

Bei Verdacht auf primren oder sekundren Laktasemangel,Durchfall nach Ernhrung mit Milch/Milchprodu