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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


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


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


• Hyperlipoproteinämie,• Leberzirrhose,• metabolische Azidose (Urämie),• lange Bettlägerichkeit,• Hyperthyreose,• Schwangerschaft,• Kaliummangel,• hochgradige Herzinsuffizienz,• Hungerzustand,• Stresseinwirkung (Herzinfarkt, Operation, sonstige Trauma).

Einflussgrößen der Glucosetoleranz


Arzneimitteltherapien:• Saluretika (Thiazide!),• Corticosteroide,• Hormonelle Kontrazeptiva,• Lanxantien,• Nikotinsäure,• Nitrazepam,• Phenothiazine,• Phenazetin,• Schilddrüsenhormone,• Nicht-steroidale Antiphlogistica

Einflussgrößen der Glucosetoleranz


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


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


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.


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.

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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


• 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)


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 [%]


Dev

iatio

n

-50

0

50

100

150

Mean90. PercentilMedian

Ratio y/x (%)


Rat

io

(%)

50

75

100

125

150

175

Ascensia Elite versus Hemocue

POCT: Vergleichsmessungen mit verschiedenen Glucometern


Glu

cose

-Ref

lotro

n m

mol

/l

2

4

6

8

10

y = xRegression line (Passing/Bablok)

Deviation from the regession line [%]


Dev

iatio

n

-20-10

0102030

Mean90. PercentilMedian

Ratio y/x (%)


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

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

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