Blutzuckerbestimmungsmethode

Inhaltsverzeichnis

Punktuelle Glukosemessungen

Allgemeines

Die Blutglukosemessung (umgangssprachlich, aber unpräziser Blutzuckermessung) spiegelt den gegenwärtigen Wert der Glukosekonzentration zum Zeitpunkt der Blutentnahme wider. Weder die Richtung noch die Geschwindigkeit der Konzentrationsänderung werden abgebildet. Die wichtigste Anwendung findet sich in Diagnostik, Verlaufs- und Therapiekontrolle des Diabetes mellitus.

Methodik

Es existieren verschiedene Methoden zur Bestimmung der Konzentrationen der Blutglukose. Heute werden fast ausschließlich enzymatische Bestimmungsmethoden verwandt. Analysatoren, die auf diesen Methoden beruhen, können in großen Serien aus einem Blutvolumen im Mikroliter–Bereich mit hoher Präzision (Variationskoeffizient von Tag zu Tag <2,5%) und mit für klinische Zwecke ausreichender Richtigkeit innerhalb kurzer Zeit die Glukosekonzentrationen im Blut messen. Die drei gängigsten Methoden zur Bestimmung des Blutglucosegehaltes sind:

Glucose-Oxidase-Methode (GOD), diese wird größtenteils in den Teststreifengeräten zur Blutzuckerselbstbestimmung der Patienten angewandt
Glucose-Dehydrogenase-Methode (GDH), diese findet Verwendung in höherwertigen Geräten, die teilweise auch zur Diagnose und Therapie eines Diabetes mellitus zugelassen sind
Hexokinase-Methode, diese wird mehrheitlich in den Automaten in den Laboratorien verwandt.

Die enzymatische Bestimmung der Glukosekonzentration basiert auf der Reaktion von Glukose mit Substanzen, die im Zuge einer enzymvermittelten Reaktionskaskade Elektronen an einer Messelektrode freisetzen.

Im Verlauf der auf der Oxidation von Glukose mittels Sauerstoff basierenden Reaktion wird in einem ersten Schritt die Glukose mit Hilfe des Enzyms Glukose-Oxidase (GOD) in Gluconsäure umgewandelt. Als Nebenprodukt bildet sich Wasserstoffperoxid (H2O2). H2O2 ist chemisch gesehen sehr reaktionsfähig. An einer Elektrode, an der ein definiertes elektrisches Potential anliegt, wird es in einem elektrochemischen Prozess leicht zersetzt. Bei diesem zweiten Schritt werden Elektronen freigesetzt. Es entsteht ein messbarer Strom, der sich proportional zur Konzentration von H2O2 verhält. Laufen diese Reaktionen nacheinander in einem geschlossenen System ab, so ist der Stromfluss auch proportional zur Glukosekonzentration. Daher handelt es sich um eine amperometrische Analysemethode.

Auf Enzymelektroden laufen diese Schritte hintereinander ab. Eingebettet in kleinen Testfeldern am Ende eines Plastikstreifens, die zusätzlich alle notwendigen chemischen Substanzen enthalten, entwickeln diese Elektroden bei Anwesenheit von Glukose einen Stromfluss. Ein mit dem Streifen verbundenes Messgerät registriert diesen und errechnet die entsprechende Glukosekonzentration. Diese wird auf einem Display angezeigt. Ein zuverlässiges Messergebnis erscheint innerhalb von 6 bis 20 Sekunden nach Auftragen des Blutes auf das Testfeld.

Blutglukose-Teststreifen ermöglichen eine rasche semi-quantitative Bestimmung der Blutglukosekonzentration im Vollblut bei Verwendung eines einzigen Tropfen Blutes. Die Blutglukosekonzentration kann nur über einen eingeschränkten Bereich (ca. 20–500 mg/dl) gemessen werden. Eine exakte Bestimmung von Werten ist mit Teststreifen nicht möglich, da eine erlaubte Schwankungsbreite von bis zu 20 % in Abhängigkeit von der Blutzuckerhöhe möglich ist.[1] Beachtet werden muss zudem beim Einsatz von Teststreifen für die Glukosemessung im Vollblut der Einfluss des Hämatokrit-Wertes auf das Messergebnis, da bei Patienten mit niedrigem Hämatokrit falsch hohe Konzentrationen gemessen werden können und umgekehrt.

Neben der Glukose-Oxidase-Methode existieren weitere Methoden der Glukosebestimmung, bei denen es nach Ablauf der Reaktion zu einer Farbveränderung kommt, über die letztlich photometrisch die Glukosekonzentration bestimmt wird.

Für alle Methoden existieren heute eine Vielzahl von Blutzuckermessgeräten, die sich u.a. in der Menge des benötigten Blutvolumens, der Geschwindigkeit der Messung und der Möglichkeit zur Speicherung der Glukosewerte unterscheiden.

Diagnostische Anwendung

Blutglukosemessungen werden mit unterschiedlicher Zielstellung vorgenommen. Sie sind sowohl Teil des ärztlichen Handelns wie auch Mittel zur Therapiegestaltung des Patientenalltags. Grundsätzlich sollte jeder gemessene Wert eine bestimmte Absicht verfolgen und eine entsprechende Handlung nach sich ziehen. Je nach Behandlungsart des Diabetes mellitus (nur über die Ernährung, zusätzlich orale Medikation, zusätzlich Insulintherapie und die Art der Insulintherapie) ergeben sich unterschiedliche Strategien für die Blutglukosebestimmung.

Glykierte Hämoglobine

Allgemeines

Zur retrospektiven Abschätzung der Dauer und Höhe der Blutglukosekonzentration werden Glykierungs-Langzeitparameter eingesetzt. Diese Messung erfolgt weitgehend unabhängig von zirkadianen Rhythmen und sonstigen Schwankungen der Blutglukosekonzentration. Sie integriert diese Schwankungen über einen Zeitraum von bis zur 3 Monaten.[2]

Glukose und andere Monosaccharide reagieren konzentrationsabhängig mit der freien Aminogruppe der für sie erreichbaren Proteine. Dazu gehören auch die Hämoglobine (Hb) im Erythrozyten. Diese Glykierung erfolgt langsam und kontinuierlich während der gesamten Lebensdauer der Erythrozyten (im Mittel 120 Tage). Das Ausmaß der Glykierung wird durch die relativen Konzentrationen der Reaktionspartner Hämoglobin und Glukose bestimmt. Die Proportionalität zwischen Blutglukosekonzentration und Hämoglobinglykierung ist dadurch gewährleistet, dass die Glukose bei Menschen ungehindert in die Erythrozyten diffundiert und sich an die Aminogruppen anlagert.

Durch die Anlagerung von Glukose an das Hämoglobin entsteht eine Mischung unterschiedlich glykierter Hämoglobine. Mittels Fraktionierung gelingt eine Unterteilung in verschiedene Gruppen. Eine dieser Fraktionen ist das HbA1c. Die HbA1c-Fraktion liegt bei gesunden Menschen in einer Konzentration von 4 bis 6% bezogen auf das Gesamthämoglobin vor. Daraus leitet sich der Normwert für das HbA1c ab.

Durch eine Hyperglykämie wird ein höherer Anteil des Hämoglobins glykiert. Hyperglykämische Zustände spiegeln sich also langfristig am deutlichsten im erhöhten HbA1c-Wert wieder.

Es ist noch nicht genau erforscht, ab welcher zeitlichen Dauer hohe bzw. niedrige Blutglukosewerte die Glykosylierung messbar beeinflussen. Da die Glykosylierung nach bisherigen Erkenntnissen nicht reversibel ist, ist ein Absinken dieses Laborwertes daher nur über einen geringeren Grad der Glykosylierung von frisch gebildetem Hämoglobin bzw. durch eine quasi normoglykämische Stoffwechseleinstellung möglich.

Methodik

Für die Messung der Konzentration der glykierten Hämoglobine haben sich chromatographische, immunologische, kolorimetrische und elektrophoretische Analyseverfahren etabliert.

Die analytische Methodik des glykierten Hämoglobins ist zur Zeit noch nicht ausreichend standardisiert. Es gibt große Schwankungen von Labor zu Labor. Eine Referenzmethode oder zertifiziertes Referenzmaterial steht derzeit nicht zur Verfügung. Zahlreiche nationale und internatio-nale Ringversuchsveranstalter bieten eine externe Qualitätskontrolle der Glykohämoglobine an. Dadurch wird zwar ein Richtigkeitsnachweis der verwendeten Methode möglich, aber die Vergleichbarkeit über Labore hinweg bleibt gerade im Zusammenhang mit zukünftigen Disease-Management-Modellen ein Problem. In Deutschland wird für die Vergleichbarkeit der absoluten Werte der relative HbA1c-Wert eingeführt. Er wird als Quotient des HbA1c-Wertes zum mittleren Normwert der Methode des lokalen Labors berechnet.

Diagnostische Anwendung

Der HbA1c-Wert ist die Grundlage für die langfristige Überwachung der Therapie bzw. Beurteilung des Therapieerfolges. Weil das Risiko von Komplikationen des Diabetes deutlich mit dem Hyperglykämiegrad assoziiert ist, wird ein bestimmter Normbereich definiert.[3]

Weblinks

  • [2] Praxisleitlinien der Deutschen Diabetesgesellschaft
  • [3] HBA1c auf Website Laborlexikon

Einzelnachweise

  1. Testsysteme für die In-vitro-Diagnostik – Anforderungen an Blutzuckermesssysteme zur Eigenanwendung beim Diabetes mellitus (DIN EN ISO 15197, 2003). Abgerufen am 25. Februar 2011.
  2. Curt L. Rohlfing et al. Defining the Relationship Between Plasma Glucose and HbA1c. Diabetes Care February 2002 vol. 25 no. 2 275-278 PMID 11815495 doi:10.2337/diacare.25.2.275
  3. [1]Definition, Klassifikation und Diagnostik des Diabetes mellitus, Praxisleitlinie der DDG, abgerufen am 17.Juni 2011
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