Stoffwechsel-Parameter

5.1 Ammoniak

Lothar Thomas

Ammoniak (NH₃) ist ein Gas, aber bei physiologischem pH liegt es zu 99 % in Form von Ammonium Ionen (NH₄⁺) im Blut vor. Ammoniak entsteht aus dem Abbau von Aminosäuren, Proteinen, Pyrimidinen und Purinen. Die Verdauung von Nahrungsproteinen und die bakterielle Ammoniaksynthese im Darm bewirken den Hauptanteil der täglichen Ammoniakbelastung. Die Umwandlung von Ammoniak in Harnstoff durch die Enzyme des Harnstoffzyklus ist ein wichtiger Schritt zur Aufrechterhaltung der Gesundheit.

5.1.1 Indikation

Neurologische Manifestationen bei Patienten:

• Mit Leberzirrhose.
• Mit Ausfall der Leberfunktion unterschiedlicher Genese (Alkohol toxisch, infektiös).
• Unter aggressiver Chemotherapie.
• Unter Therapie mit Valproinsäure.
• Mit massiver gastrointestinaler Blutung.
• Mit portokavalen/portosystemischen Shunt.

Verdacht einer angeborenen Stoffwechselstörung bei Neugeborenen, Kindern und seltener Erwachsenen.

5.1.2 Bestimmungsmethode

Enzymatisch ohne vorherige Enteiweißung der Probe /1/

Prinzip: In Anwesenheit von NADPH₂ werden NH₄⁺ von der Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) auf 2-Oxoglutarat unter Bildung von Glutamat und NADP übertragen. Die NADPH₂-Abnahme wird gemessen. Die Abnahme der Extinktion bei 334 bzw. 340 nm ist proportional der NH₄⁺-Konzentration im Testansatz.

Ammoniak-spezifische Elektrode /2/

Prinzip: NH₄⁺ der Probe werden in einem alkalischen Puffer in NH₃ (Gas) umgewandelt. Das freigesetzte Gas diffundiert durch die Poren einer Membran in die innere, aus NH₄Cl bestehende Lösung einer pH-Elektrode. Ammoniak führt dort zu einem pH-Anstieg der inneren Elektrodenlösung. Dieser ist proportional dem NH₄⁺-Gehalt der Probe.

5.1.3 Untersuchungsmaterial

EDTA- oder Heparin-Plasma aus venösem oder arteriellem Blut: 1 ml (optimal ist Dikalium-EDTA Plasma mit Zusatz von Natriumborat) /3/.

5.1.4 Referenzbereich

Siehe Tab. 5.1-1 – Referenzbereiche von Ammoniak.

5.1.5 Bewertung

Hyperammonämien werden in hereditäre und erworbene Formen eingeteilt (Tab. 5.1-2 – Angeborene und erworbene Ursachen der Hyperammonämie).

Beim Erwachsenen sind Hyperammonämien meist mit einem Leberversagen assoziiert und bei Kindern durch hereditäre Defekte von Enzymen des Harnstoffzyklus /7/. Hyperammonämien verursachen neurologische Manifestationen, die durch eine hepatische Enzephalopathie und im variablen Ausmaß durch ein Hirnödem charakterisiert sind. Das Ödem ist meist im zerebralen Kortex lokalisiert, betrifft aber auch zu einem gewissen Teil die weiße Substanz. Der Harnstoffzyklus ist bei diesen Patienten kompromittiert und erhöhte Konzentrationen von neurotoxischem Ammoniak und andere metabolische Intermediate akkumulieren ebenfalls. Die hepatische Enzephalopathie ist aber nicht allein durch den Ammoniak bedingt, sondern dieser wirkt synergistisch mit systemischer Inflammation, Hypoxie durch eine erniedrigte zerebrale Blutzirkulation und mit metabolischen Störungen, die mit der Ammoniogenese nicht in Verbindung stehen. Die klinischen Symptome sind anfangs Appetitlosigkeit, Erbrechen und Hyperventilation und später Lethargie, Enzephalopathie und Krämpfe. Ein progressiver Anstieg des Ammoniaks auf das 5–6 fache des oberen Referenzbereichswerts führt zum zerebralen Ödem, Koma und evtl. Tod. Bei Patienten mit Hyperammonämie und hepatischer Enzephalopathie bestimmt die Dauer der Hyperammonämie die Reversibiliät der zerebralen Pathologie und die Prognose.

Zwei Faktoren bestimmen die Rate der Ammoniaksynthese und die Konzentration im Blut:

• Die Balance von Anabolismus und Katabolismus von Proteinen.
• Die Integrität des Harnstoffzyklus.

Die Entgiftung des beim Abbau von Proteinen anfallenden Ammoniaks geschieht über die Synthese von Glutamin und Harnstoff. Glutamin entsteht in allen Geweben, insbesondere der Muskulatur, durch Übertragung von Ammoniak auf das im Zitronensäurezyklus gebildete α-Ketoglutarat. Letzteres transportiert Ammoniak, durch Inkorporation von potentiell zwei Molekülen Ammoniak, von der Peripherie in die Leber. Dort fließen die Ammoniakmoleküle in die Synthese von Harnstoff oder von Aminosäuren. Lebererkrankungen stören gewöhnlich diesen Ablauf nicht, da der Harnstoffzyklus eine enorme Kapazität hat.

5.1.5.1 Hereditär bedingte Hyperammonämien

Hereditäre Hyperammonämien werden durch Störungen verursacht, die den neurometabolischen Erkrankungen zugerechnet werden (Tab. 5.1-4 – Hereditäre Hyperammonämien). Es handelt sich um eine große und heterogene Gruppe, die primär das Zentralnervensystem betrifft /9/. Ihre kumulative Häufigkeit beträgt 1 auf 500 Personen. Sie können auf einem Enzymdefekt des Harnstoffzyklus beruhen oder sekundär im Rahmen einer Organoazidurie oder einer Störung der Fettsäureoxidation auftreten. Hereditäre Hyperammonämien werden bei Kindern in den ersten 2 Lj., häufig schon in den ersten Lebenswochen, klinisch evident. Eine zweite Häufung erfolgt mit 12–15 J., am Ende der Pubertät, wenn die Wachstumsrate abfällt.

Der Verdacht einer manifesten Enzephalopathie wird bei hereditärer Hyperammonämie klinisch gestellt. Die Symptome der Kinder sind Übelkeit, Erbrechen, Erregbarkeit, Desorientiertheit und Krämpfe. Sie sind lethargisch, Neugeborene verweigern die Nahrungsaufnahme. Kleinkinder und ältere Kinder sind anorektisch und ataktisch.

Auch sind Fälle in älteren Lebensjahren dokumentiert. Die Einteilung der hereditären Hyperammonämien bezieht sich auf die biochemischen Substrate, die gebildet bzw. abgebaut werden, oder den vorliegenden Enzymdefekt.

Folgende Gruppen werden unterschieden (Tab. 5.1-3 – Enzymdefekt und Substratanhäufung bei hereditären Hyperammonämien):

• Harnstoffzyklusstörungen (kumulative Häufigkeit 1 : 20.000, am häufigsten ist der Ornithin-Transcarbamylase-Defekt) /10/.
• Aminosäuretransport-Störungen wie das Hyperornithinämie-Hyperammonämie-Hypercitrullinämie-Syndrom (HHH-Syndrom) und die Lysin-urische Proteinintoleranz (LPI).
• Organoazidurien (kumulative Häufigkeit 1 : 10.000) wie die Propionazidurie und Methylmalonazidurie.
• Fettsäureoxidations-Störungen (z.B. der Acyl-CoA-Dehydrogenase-Mangel).
• Mitochondriozytopathien mit Störungen des Energiestoffwechsels (z.B. Atmungskettendefekte, Pyruvatcarboxylase-Mangel).
• Hyperinsulinismus-Hyperammonämie (HI/HA)-Syndrom.

Bevor eine hereditäre Störung bei einem Neugeborenen oder Kleinkind in Betracht gezogen wird, müssen erworbene Hyperammonämien abgegrenzt werden, wie z.B. Leberinsuffizienz, interner Shunt von Blut in der Leber, Leberbypass, Reye-Syndrom, Valproinsäure Therapie, hypovolämischer Schock, transiente Hyperammonämie des Neugeborenen, Herpes simplex Virusinfektion des Neugeborenen, perinatale Asphyxie, Herzinsuffizienz, Sepsis, Infektion mit Harnstoff spaltenden Bakterien.

5.1.5.2 Untersuchungen zur Diagnostik der hereditären Hyperammonämie

Allgemeine Untersuchungen /11/

Ammoniak, Glucose, Lactat, Ketonkörper, Anionenlücke Siehe Tab. 5.1-5 – Differentialdiagnostik der akuten hereditären Hyperammonämien.

Allgemeine weiterführende Untersuchungen sind wichtig, da bei neurometabolischen Erkrankungen im Symptom armen Intervall Ammoniak im Plasma unter 100 mg/dl (60 μmol/l) oder nur leicht erhöht sein können. Auch kann bei erhöhter Proteinzufuhr oder starker körperlicher Belastung die Ammoniak Konzentration physiologisch erhöht sein. Folgende Untersuchungen sind zu empfehlen:

• Blutgasanalyse; eine metabolische Azidose lässt eine Organoazidurie eher vermuten als eine Störung des Harnstoffzyklus. Jedoch kann bei letzterer auch eine Azidose auftreten. Bei Störung des Harnstoffzyklus ist die Alkalose jedoch weitaus häufiger als eine Azidose.
• Blutglucose; normale Werte erlauben, das HI/HA-Syndrom auszuschließen.
• Ketonkörper im Urin; eine Ketonurie ist eher hinweisend auf eine Organoazidurie.
• Harnstoff im Serum; er ist oft niedrig bei einer Störung des Harnstoffzyklus, jedoch kein sensitiver und spezifischer Parameter.
• ALT, Thromboplastinzeit und Albumin sind zum Ausschluss eines akuten Leberversagens wichtig.

Spezielle Untersuchungen bei Hyperammonämie und Verdacht auf neurometabolische Erkrankung

In vielen Fällen von Hyperammonämie ist bereits durch die Bestimmung von Aminosäuren und organischen Säuren im Spontanurin, erforderlichenfalls auch im Plasma, eine weitgehende Unterscheidung der Störungen möglich (Tab. 5.1-5 – Differentialdiagnostik akuter hereditärer Hyperammonämien). Zur endgültigen Differenzierung erfolgt die Messung des vermutlich defizienten Enzyms bzw. die molekularbiologische Diagnostik.

5.1.5.3 Harnstoffzyklus-Defekte

Zu beachten ist, dass genetisch bedingte Störungen des Harnstoffzyklus in jedem Lebensalter auftreten können. Bei allen Defekten sind Alanin und Glutamin erhöht.

Der Ornithin-Transcarbamylase (OTC) Mangel ist die häufigste Störung der Harnstoffsynthese mit einer Inzidenz von etwa 1 : 40.000. Die Konzentration von Ammoniak im Plasma ist häufig über 1.700 mg/dL (1.000 μmol/l). Das Chromatogramm der organischen Säuren im Urin ergibt häufig eine starken Gipfel von Orotsäure. Beim schweren OTC-Mangel kommt es im Lebensalter von etwa 24 h zur Irritabilität, Nahrungsverweigerung und Krämpfen mit Progression zum hyperammonämischen Koma /35/.

Bei der Citrullinämie (Argininsuccinat-Synthetase Mangel) beträgt Citrullin über 1.500 μmol/l. Die Konzentration von Citrullin und Arginin sind vermindert beim Ornithin-Transcarbamylase (OTC) Mangel und dem Carbamylphosphat-Synthetase (CPS) Mangel.

Beim Argininsuccinase Defekt liegt eine hohe Ausscheidung von Argininosuccinat im Urin bei nur geringer Erhöhung im Plasma vor.

Beim Arginase Mangel ist die Konzentration von Arginin im Plasma und Urin stark erhöht.

Anhand des Profils der Aminosäuren können Defekte von OTC, CPS und der N-acetylglutamat-Synthetase (NAGS) nicht von anderen Störungen des Harnstoffzyklus differenziert werden. Das gelingt jedoch vermittels des Allopurinol Belastungstests, denn bei allen Enzymdefekten im Harnstoffzyklus, ausgenommen des CPS Mangels und des NAGS Mangels, wird vermehrt Orotsäure aus Carbamoylphosphat gebildet, da dessen Verstoffwechselung im Harnstoffzyklus gestört ist (Abb. 5.1-1 – Strukturelle und funktionelle Organisation und Regulation des hepatischen und renalen Ammoniakmetabolismus). Allopurinol bzw. sein Metabolit Oxipurinolribonukleotid blockieren die Orotidinmonophosphat-Decarboxylase, mit der Folge, dass die Orotsäure bei Enzymdefekten im Harnstoffzyklus ansteigt. Das ist jedoch nicht der Fall beim NAGS Defekt oder dem CPS Defekt. Insbesondere gelingt durch den Allopurinol Belastungstest die Abgrenzung des OTC- vom CPS- und NAGS-Mangel /12/.

Allopurinol-Belastungstest: Allopurinol wird als Einzeldosis (Erwachsene 300 mg) verabreicht und nach einem Zeitraum von 6 h Urin für 24 h gesammelt. Eine erhöhte Ausscheidung spricht für den OTC- und gegen einen CPS- oder NAGS-Mangel. Der Test hat eine hohe Spezifität für Defekte des Harnstoffzyklus und dient auch zur Identifizierung asymptomatischer heterozygoter Träger des Mangels an OTC.

5.1.5.4 Aminosäuretransport Störungen

Eine erhöhte Ausscheidung der entsprechenden Aminosäuren werden beim HHH- und LPI-Syndrom gefunden (Tab. 5.1-5 – Differentialdiagnostik akuter hereditärer Hyperammonämien). Auch die Ausscheidung von Orotsäure kann erhöht sein. Beim HHH-Syndrom kann bei geringer Proteinaufnahme die Hyperornithinämie fehlen. Beim LPI-Syndrom kann die Konzentration der dibasischen Aminosäuren im Plasma, ausgenommen Cystein, nur gering erhöht oder gar normal sein. Deshalb ist die Untersuchung im morgendlichen Spontanurin bei diesen Störungen wichtig /10/.

5.1.5.5 Organoazidurien

Die Bestimmung organischer Säuren im Spontanurin und Plasma erfolgt mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie. Relativ häufige Organoazidurien/-ämien sind die Methylmalonazidurie, Propionazidämie und die Isovalerianazidämie.

5.1.5.6 Fettsäureoxidations-Störungen

Im Fettsäurekatabolismus kommt es bei Störungen der Fettsäureoxidation zu einer Aktivierung der β-Oxidation. Es entstehen Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Sebacin- und Suberinsäure, die im Urin ausgeschieden werden /13/. Eine hohe Ausscheidung von Dicarbonsäuren bei geringer oder fehlender Ausscheidung von Ketonkörpern weist auf eine Oxidationsstörung der Fettsäuren hin. Aus dem Muster der Dicarbonsäuren ergeben sich auch Hinweise, ob die kurz- oder langkettige Fettsäuren abbauenden Acyl-CoA-Dehydrogenasen betroffen sind. So spricht der Nachweis von Hydroxy-Dicarbonsäuren für einen Defekt, der langkettigen Fettsäuren abbauenden 3-Hydroxy-Acyl-CoA-Dehydrogenase. Siehe auch Kapitel 3.7.8.

5.1.5.7 Mitochondriozytopathien

Mit Störung des Energiestoffwechsels siehe Lit. /14/.

5.1.5.8 Hyperinsulinismus-Hyperammonämie-Syndrom

Molekularbiologischer Nachweis einer Mutation der Glutamat-Dehydrogenase /15/.

5.1.5.9 Erworbene Hyperammonämien

Erworbene Hyperammonämien haben vorwiegend eine hepatische Genese und beruhen auf einer schweren Lebererkrankung, meist einer Leberzirrhose. Diese verursacht eine Verminderung der Harnstoff- und Glutamin-Synthese, die noch durch eine vermehrte Ammoniakbildung auf Grund einer katabolen Stoffwechsellage verstärkt wird. Bei der Leberzirrhose liegt eine Kombination von metabolischer (Verminderung des Leberparenchyms) und hämodynamischer Komponente (Kollateralen, die das Ammoniak haltige Blut an der Leber vorbei leiten) vor.

Erworbene Hyperammonämien können eine hepatische Enzephalopathie verursachen. Komatöse Zustände treten gewöhnlich erst ab Ammoniak Konzentrationen über 300 mg/dl (176 μmol/l) auf. Der Patient wird auffällig durch ein getrübtes Bewusstsein, eine psychomotorische Verlangsamung, Konzentrationsschwäche, Asterixis, verwaschene Schriftprobe, Foetor hepaticus. Eine latente Enzephalopathie wird durch psychomotorische Tests wie Zahlenverbindungstest, Rechenübungen und Messung der Reaktionszeit diagnostiziert /15/. Ein deutlicher Hinweis sind eine gesicherte oder wahrscheinliche Lebererkrankung. Andere Ursachen der Hyperammonämie sind selten und sind in Tab. 5.1-6 – Erworbene Hyperammonämien aufgeführt.

5.1.5.10 Hepatische portosystemische Enzephalopathie

Unter dem Begriff hepatische Enzephalopathie (HE) wird eine Vielzahl von potentiell reversiblen Symptomen zusammengefasst, die von diskreten neuropsychiatrischen Veränderungen bis hin zum Koma reichen /16/. Die HE ist eine sekundäre metabolische zerebrale und neuromuskuläre Störung, die auf einer chronischen Lebererkrankung oder einem akuten, massiven Untergang von Leberparenchym beruht. Zur Abgrenzung von anderen Enzephalopathien müssen für eine HE folgende Voraussetzungen erfüllt sein /16/:

• Fulminantes Leberversagen, auch als akute HE oder HE-Typ A bezeichnet. Bei dieser akut sich ausbildenden HE entwickelt sich ein Hirnödem mit entsprechender Hirndrucksymptomatik.
• Operativer oder spontaner portokavaler Shunt ohne zugrunde liegende Lebererkrankung (HE-Typ B).
• Leberzirrhose mit den Zeichen einer Einschränkung der Funktion oder einer portalen Hypertonie (HE-Typ C). Dieser HE-Typ wird in eine episodische (ausgelöst durch präzipitierende Faktoren), eine persistierende und eine minimale Form unterteilt.

Die Hyperammonämie und HE resultieren aus:

• Der verminderten Kapazität der Leber zur Synthese von Harnstoff und Glutamin. Sowohl aus dem endogenen Protein Metabolismus, als auch aus enteralem bakteriellen Abbau von Protein stammender Ammoniak wird von der Leber nur noch ungenügend metabolisiert. Das betrifft Lebererkrankungen mit weitgehender Reduzierung von funktionsfähigem Leberparenchym wie die Leberzirrhose und das akute Leberversagen mit massivem Untergang von Parenchymgewebe.

Beim portokavalen Shunt umgeht Blut aus dem Darm die Leber und gelangt direkt in den großen Kreislauf. Bei Shunt-operierten Patienten geschieht das über portokavale oder splenorenale Shunts. Beim akuten Leberversagen erfolgt der Shunt durch die Leber selbst, so dass Blut unverändert von der Pfortader in die Vena hepatica gelangt.

Auslösende Faktoren der HE bei Patienten mit Leberzirrhose und portaler Hypertension sind:

• Gastrointestinale Blutungen (Ösophagusvarizen).
• Alkalose, Hypophosphatämie.
• Diätetische Fehler (hohe Proteinzufuhr, Alkohol, Obstipation, Erbrechen, Durchfall, Operationen).
• Sedativa, Hypnotika, Diuretika (Carboanhydrase-Hemmer).
• Akute und chronische Infektionen, besonders bei Langzeitbehandlung mit Kortikosteroiden.
• Unzureichend kontrollierte Diuretikaeinnahme (Hyponatriämie, Hypokaliämie).

Ursachen des akuten Leberversagens mit HE sind:

• Akute Virushepatitiden.
• Toxische Hepatitiden, z.B. durch Amanita phalloides, Azetaminophen, industrielle Lösungsmittel, andere hepatotoxische Substanzen.
• Akute Medikamenten toxische Hepatitis (trizyklische Antidepressiva, NSAID, INH, Halothan).
• Hypoxisches Leberversagen (akute Rechtsherzinsuffizienz).
• Andere Ursachen wie Budd-Chiari-Syndrom, akute Schwangerschaftsfettleber, starke maligne Leberinfiltration, autoimmune Hepatitis. Siehe Tab. 5.1-6 – Erworbene Hyperammonämien.

5.1.6 Hinweise und Störungen

Probennahme

Die Probennahme sollte mit einem Blutentnahmesystem erfolgen, das neben EDTA als Antikoagulans zusätzlich enthält: 5 μl Natriumborat (0,4 mol/l) pH 7 und 50 μl L-Serinlösung (0,1 mol/l), bezogen auf 1 ml Blut. Das wird für erforderlich gehalten, da Proben mit erhöhter GGT das in der Probe vorhandene Glutamat unter Bildung von NH₃ spalten. Eine GGT von 1.000 U/l verursacht eine etwa 35-fach höhere Glutamatspaltung als eine Aktivität im Referenzbereich /3/.

Störfaktoren

Die Ammoniakbildung nach Blutentnahme steigt mit der Erythrozyten- und Thrombozytenzahl und der Höhe der GGT an /30/.

Hämolyse täuscht erhöhte Werte vor, da die Konzentration von Ammoniak in den Erythrozyten etwa 3 fach höher als im Plasma ist.

Referenzbereich

Kapillarblutwerte sind höher als die im arteriellen Blut. Im arteriellen und venösen Plasma werden bei ruhenden Patienten ohne Lebererkrankung keine Unterschiede gefunden. Blutentnahme nach Muskelarbeit führt zu erhöhten Werten im venösen Plasma /29/.

Stabilität

Eine Zeit von 15 min von der Blutentnahme bis zum Start der Zentrifugation kann toleriert werden. Das Vollblut sollte im Eisbad (0 °C) ins Labor kommen. Ist gewährleistet, dass die Temperatur beim Transport 20 °C nicht überschreitet, kann nach kurzer Abkühlung des Blutes im Eisbad der Transport auch ohne Eisbad erfolgen. Bei –30 °C ist längerfristige Lagerung des Plasmas ohne Ammoniakanstieg möglich /30/.

5.1.7 Pathophysiologie

Die Oxidation von Fetten und Kohlenhydraten führt zur Bildung der Endprodukte CO₂ und H₂O, die beide über die Lungen und Nieren ausgeschieden werden. Die Oxidation von Proteinen bewirkt zusätzlich den Anfall von HCO₃^– und NH₄⁺ /31/. Die Aufnahme von im Mittel 100 g Protein pro Tag resultiert in der Bildung von jeweils 1 mol HCO₃^– und NH₄⁺. Solche Mengen können nicht über die Nieren ausgeschieden werden, sondern werden über die Bildung von Harnstoff in der Leber eliminiert, und zwar in der Stöchiometrie:

Durch die tägliche Bildung von etwa 30 g Harnstoff werden so 1 mol der starken Base HCO₃^– (pK 6,1) und 1 mol der schwachen Säure NH₄⁺ (pK 8,9) eliminiert. Dieser Mechanismus trägt erheblich zur pH-Stabilisierung im Organismus bei. Eine wichtige Rolle in der Synthese und dem Abbau von Proteinen spielt das Glutamat /31/. Es ist die zentrale Schaltstelle zum Austausch von Aminogruppen beim Auf- und Abbau von Aminosäuren. Beim Abbau wird, katalysiert durch die Aminotransferasen, der frei werdende Stickstoff über Glutamat kanalisiert, bevor er als Ammoniak eliminiert wird.

5.1.7.1 Transport von Ammoniak /32/

Ammoniak wird als Abbauprodukt der Aminosäuren in allen Geweben gebildet. Er ist ein starkes Zellgift, insbesondere für das Nervengewebe, und seine Elimination muss dergestalt erfolgen, dass die Konzentration in der Zirkulation gering ist. Physiologisch erfolgt die Elimination über die Leber und zu einem kleinen Teil über die Nieren. Der Transport des in den Geweben freigesetzten Ammoniaks geschieht nicht in freier Form, sondern als Glutamin. In den Geweben wird der Ammoniak auf Glutamat unter Bildung von Glutamin übertragen. Die Glutaminsynthase katalysiert diese Reaktion.

Die Konzentration von Glutamin im Plasma ist im Vergleich zu den anderen Aminosäuren mit etwa 700 μmol/l hoch. Eine weitere Transportform für Ammoniak ist Alanin. Es entsteht vor allem in der Muskulatur durch Transaminierung aus Pyruvat, das reichlich aus der Verstoffwechslung von Glucose anfällt. Alanin wird in die Zirkulation abgegeben und in der Leber erfolgt, katalysiert von der ALT, die Transaminierung zu Glutamat. Somit wird aller aus Aminosäuren freigesetzter Stickstoff im Glutamat konzentriert.

5.1.7.2 Glutamat-Metabolismus /24/

Als Glutamin oder Glutamat gebundener Ammoniak wird in der Leber verstoffwechselt. Da Glutamat die einzige Aminosäure ist, bei der eine oxidative Desaminierung zu Ammoniak erfolgen kann, wird zuerst vom Glutamin, katalysiert durch eine Phosphat abhängige Glutaminase, ein Ammoniakmolekül entfernt. Die oxidative Desaminierung des Glutamats geschieht, katalysiert durch die GLDH, nach folgender Reaktion:

Die Glutaminase- und GLDH-vermittelten Reaktionen laufen in den Mitochondrien der Hepatozyten ab. Die intra-mitochondriale Konzentration von Glutamat bestimmt die Rate der Bildung von N-acetyl-Glutamat und Harnstoff. Der erste Schritt der Harnstoffsynthese, die Bildung von Carbamoylphosphat, läuft in der Nähe zur oxidativen Desaminierung des Glutamats und des Zitronensäurezyklus ab. Beide generieren die Substrate zur Synthese von Carbamoylphosphat (Abb. 5.1-1 – Strukturelle und funktionelle Organisation und Regulation des hepatischen und renalen Ammoniakmetabolismus). Der mit der Bildung von Carbamoylphosphat beginnende Aufbau von Harnstoff verläuft in einem Zyklus von vier Schritten, der mit der Spaltung von Arginin in Ornithin und Harnstoff endet. Harnstoff ist wasserlöslich, nicht toxisch, gut permeabel und wird über die Nieren ausgeschieden.

In der Leber sind die Enzyme des Metabolismus von Glutamat unterschiedlich angeordnet. So sind die perivenösen Hepatozyten reich an Glutaminase und Enzymen des Harnstoffzyklus, während die nachgeschalteten periportalen Hepatozyten reich an Glutaminsynthetase sind. Auf Grund dieser Anordnung findet die Entgiftung des Ammoniaks als Harnstoff vorwiegend perivenös statt. Ammoniak, der diesem Schritt entgeht, wird von den periportalen Hepatozyten abgefangen und, katalysiert von der Glutaminsynthase, in Form von Glutamin gebunden. Dies wird in die Zirkulation entlassen und perivenös über den Harnstoffzyklus entgiftet /33/.

Zusammengefasst spielt Glutamat im Stickstoff-Metabolismus auf folgenden biochemischen Wegen eine Rolle (Abb. 5.1-2 – Stoffwechselwege des Glutamats) /24/:

• Es verbindet den Stoffwechsel von Aminosäuren und Kohlenhydraten. So transferieren im Metabolismus der Proteine die Aminotransferasen Aminogruppen zum und vom Glutamat zum Abbau und der Resynthese von Aminosäuren. Aus beim Abbau der Aminosäuren gebildeten Glutamat wird, katalysiert durch die GLDH, α-Ketoglutarat gebildet. Dies wird im Zitronensäurezyklus zur Gewinnung von Energie umgesetzt.
• Glutamat entgiftet Ammoniak durch Umwandlung in N-acetyl-Glutamat.
• Glutamat ist das Substrat zur Pufferung von Ammoniak, der katalysiert von der Glutaminsynthetase an Glutamat unter Bildung von Glutamin gebunden wird.
• Aus Glutamat, Cystein und Glycin wird Glutathion synthetisiert, das die Zellen vor Oxidation schützt.
• Glutamat ist ein exzitatorischer, die aus Glutamat gebildete γ-Aminobuttersäure (GABA) ein hemmender Neurotransmitter. Die Astrozyten nehmen von neuralen Synapsen freigesetztes Glutamat auf, wandeln es in Glutamin um und setzen es frei. Das Glutamin kann wieder von Neuronen aufgenommen, zu Glutamat regeneriert und als Neurotransmitter eingesetzt werden. Es wird angenommen, dass bei Hyperammonämie die Bildung von Glutamat und Glutamin als Sumpf für Ammoniak dient. Es resultiert eine intrazelluläre Anreicherung beider Substanzen im Gehirn und die erhöhte intrazelluläre Osmolalität führt zu einer Zellschwellung und Ausprägung eines Hirnödems.

5.1.7.3 Renale Ammoniogenese /33/

Unter renaler Ammoniogenese wird die direkte Ausscheidung von Ammoniak über die Nieren verstanden. Bei der renalen Bildung von Ammoniak wird glomerulär filtriertes, luminal aufgenommenes, sowie aus dem Plasma stammendes, kontra luminal absorbiertes Glutamin, durch die GLDH der Tubuluszellen in Glutamat und Ammoniak gespalten. NH₃ wird direkt in das Tubuluslumen abgegeben und geht durch Bindung von H⁺ in NH₄⁺ über. Auf diese Weise dient die Ammoniogenese der Ausscheidung von Protonen. Die Ammoniak Ausscheidung beträgt etwa 35 mmol/24 h.

Die renale und hepatogene Entgiftung von Ammoniak werden durch den Säuren-Basen-Status beeinflusst. So verliert die in den periportalen Hepatozyten lokalisierte GLDH bei Abfall des extrazellulären pH von 7,4 auf 7,3 etwa 70 % ihrer Aktivität. Die Folge ist, dass bei Azidose die Harnstoffsynthese in den periportalen Hepatozyten zu Gunsten der Glutaminbildung in den perivenösen Zellen reduziert wird. Die Herabregulierung des Harnstoffzyklus geschieht, um HCO₃^– zu konservieren, die bei der Bildung von Carbamoylphosphat verbraucht würden. Das vermehrt gebildete Glutamin wird zu den Nieren transportiert und hilft, die Azidose zu kompensieren. Durch die Bildung von Ammoniak, der H⁺ als NH₄⁺ bindet, werden diese eliminiert und nicht tubulär rückresorbiert.

Auch bezugnehmend der NH₄⁺- und HCO₃^–-Homöostase arbeiten Leber und Nieren in konzertierter Aktion. Liegt eine Niereninsuffizienz mit Verminderung der renalen NH₄⁺-Elimination vor, wird der Harnstoffzyklus stimuliert, da durch den Anstieg von NH₄⁺ in den periportalen Hepatozyten die GLDH aktiviert wird. Es resultiert ein verstärkter Verbrauch von HCO₃^– mit konsekutiver Kompensation der Alkalose durch eine metabolische Azidose.

5.1.7.4 Elimination von Ammoniak bei Leberzirrhose

Patienten mit Leberzirrhose haben auf Grund der Verminderung des Leberparenchyms eine Reduzierung der Harnstoffsynthese um etwa 80 %. Das führt zum mangelnden Verbrauch von HCO₃^– und es resultiert eine metabolische Alkalose /34/. Die Alkalose aktiviert die Glutaminsynthetase der Leber und stimuliert die Glutaminbildung auf etwa das 5 fache. Somit wird, trotz einer verminderten Kapazität des Harnstoffzyklus, der Flux von Ammoniak durch den Zyklus erhöht und der Zirrhotiker hat eine nahezu normale Ausscheidung von Harnstoff. Entwickelt sich eine Azidose durch Sepsis, kardiale Insuffizienz oder Medikamente, geht diese Kompensation durch Hemmung der Glutaminsynthetase verloren.

5.1.7.5 Hepatische, portosystemische Hyperammonämie

Das Pfortaderblut hat eine Konzentration an Ammoniak von etwa 154 mg/dl (90 μmol/l). Der Ammoniak stammt aus dem Darmtrakt und wird von Bakterien aus Aminosäuren und Harnstoff gebildet. Normalerweise wird in die Leber transportierter Ammoniak elimiert:

• Zu 70 % durch den Harnstoffzyklus.
• Zu 30 % durch die Bildung von Glutamin mit folgender Rezirkulation und Einschleusung in den Harnstoffzyklus. Bei Leberzirrhose sind die um die Zentralvene gelegenen Glutamin bildenden Zellen so stark vermindert, dass die Synthesekapazität erheblich abfällt, NH₄⁺ können nicht mehr abgefangen werden und es resultiert eine Hyperammonämie.

5.1.7.6 Angeborene Hyperammonämie

Beim Neugeborenen haben die Enzyme des Harnstoffzyklus haben etwa 50 % der Aktivität und erreichen die Aktivität Erwachsener innerhalb von 6 Monaten. Genetische Defekte der Enzyme 1–4 des Harnstoffzyklus führen zu einer Blockierung der Harnstoffbildung, es resultiert eine Hyperammonämie. Beim Defekt des 5. Enzyms, der Arginase, sind Hyperammonämien weniger häufig.

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5.2 Bilirubin

Lothar Thomas

Das im Serum messbare Total-Bilirubin (B_T) besteht aus folgenden vier Fraktionen /1/:

• Unkonjugiertes Bilirubin (B_u), die in den ersten Lebenstagen vorliegende Bilirubinfraktion. B_u ist extrem apolar und praktisch wasserunlöslich bei physiologischem pH und normaler Körpertemperatur. Es liegt im Plasma in einer gefalteten Struktur, der sogenannten ZZ-Konformation, locker an Albumin gebunden vor und wird auch als ZZ-Bilirubin bezeichnet. Es gibt drei metabolische und exkretorische Wege zur Elimination des ZZ-Bilirubins: Konjugation mit Glukuronsäure, Photoisomerisierung und Oxidation.
• Konjugiertes, an Zucker gebundenes Bilirubin (B_c); die Produkte der Glukuronidierung sind Monoglukuronidyl-Bilirubin (C-8), Monoglukuronidyl-Bilirubin (C-12) und Diglukuronidyl-Bilirubin. Die Konjugate sind wasserlöslich und werden vom Hepatozyten entgegen einem Konzentrations Gradienten in die Galle sezerniert. In ikterischen Seren mit hohem Anteil an konjugiertem Bilirubin ist das monoglukuronidierte Bilirubin die Hauptfraktion.
• δ-Bilirubin (B_δ); Bilirubin ist kovalent an Albumin gebunden über eine Amidbindung zwischen der Propionsäure Seitenkette des Bilirubins und der ε-Aminogruppe eines Lysinrests von Albumin.
• Ungebundenes, unkonjugiertes Bilirubin, auch als freies Bilirubin (B_F) bezeichnet.

Auf Grund der unterschiedlichen Reaktion von B_u, B_c und B_δ mit Diazo-Reagenz werden folgende Bilirubinfraktionen in der klinischen Routinediagnostik unterschieden:

• Total-Bilirubin: Diazo-Reagenz reagiert in Anwesenheit eines Beschleunigers mit B_u, B_c und B_δ.
• Direktes Bilirubin: Diazo-Reagenz reagiert sofort, ohne Einsatz eines Beschleunigers. Gemessen wird der Hauptanteil von B_c und B_δ und ein kleiner, aber variabler Anteil von B_u. Aus dem Serumwert des direkt reagierenden Bilirubins kann deshalb nur begrenzt auf die Konzentration von B_c geschlossen werden.
• Nicht direkt reagierendes (indirektes) Bilirubin: Ist die Differenz aus Total-Bilirubin minus direktem Bilirubin.

Da B_c ein besseres Kriterium zur Differenzierung des Ikterus als das direkte Bilirubin ist, sollte dessen Bestimmung nicht mehr durchgeführt werden.

5.2.1 Indikation

Diagnose, Differentialdiagnose und Beurteilung des Verlaufs eines Ikterus.

5.2.2 Bestimmungsmethode

5.2.2.1 Total-Bilirubin

Bestimmt werden B_u, B_c und B_δ.

Verfahren nach Jendrassik und Gróf /2/, vorgeschlagene Referenzmethode des NCCLS /3/

Prinzip: B_u, B_c und B_δ bilden mit diazotierter p-Aminobenzolsulfonsäure in Gegenwart von Koffein-Reagenz einen Azofarbstoff, der in neutraler Lösung eine rote Farbe hat. Die Zugabe von alkalischem Tartrat gibt dem Azofarbstoff eine blaue Farbe und verschiebt das Maximum der Absorption von 530 nach 598 nm. B_c und B_δ reagieren schnell mit diazotierter Sulfanilsäure, B_u langsam, aber schnell nach Ablösung von Albumin durch Koffein-Reagenz. Im Probenleerwert ist Diazo-Reagenz durch Sulfanilsäure ersetzt.

DPD-Methode /4/

Prinzip: B_u, B_c und B_δ und 2,5-Dichlorbenzoldiazoniumsalz bilden in 0,1 mol/l HCl Azofarbstoffe, die quantitativ bei 540–560 nm gemessen werden. Zur Bestimmung von B_T wird B_u durch das Detergens Triton X-100 freigesetzt. Das Reagenzgemisch des Probenleerwerts enthält nur 0,1 mol/l HCl, somit entsteht keine Farbreaktion.

Direkte spektrophotometrische Messung (Bilimeter)

Wird zur Bestimmung von der Proben von Neugeborenen eingesetzt, die im wesentlichen B_u enthalten /5/.

Prinzip: Die Extinktion der in einer Kapillare befindlichen Plasmaprobe wird in der Nähe des Absorptionsmaximums für B_u (etwa 460 nm) gemessen; die spektrale Interferenz durch Hämoglobin wird durch eine zusätzliche Messung bei 550–580 nm kompensiert. Ebenfalls durch die Messung von zwei Wellenlängen kompensiert wird der Einfluss einer evtl. vorhandenen Trübung. Da die Absorption von Hämoglobin bei beiden Wellenlängen identisch ist, repräsentiert die Differenzabsorption A₄₆₀–A₅₈₀ das Bilirubin. Die Absorption der Differenz wird vermittels eines Geräte internen Faktors direkt in die Bilirubinkonzentration umgerechnet.

Multilayer-Filmtechnik

Prinzip: Der Reagenzträger enthält drei Schichten:

• Den oberen Spreading layer. Er enthält Koffein und Natriumbenzoat für die Abtrennung des B_u vom Albumin.
• Die zweite Schicht hält Proteine zurück.
• Die dritte Schicht ist die Reaktionszone. Sie enthält ein kationisches Polymer, den Mordant, der Bilirubin bindet. B_u und B_c werden getrennt reflektometrisch an Hand ihrer unterschiedlichen Mordant-gebundenen molaren Absorptivitäten gemessen /6/.

Enzymatische Methode /7/

Prinzip: B_T wird in Gegenwart von Bilirubinoxidase durch molekularen Sauerstoff zu Biliverdin oxidiert.

Die purpur farbenen Pigmente werden bei 450 nm gemessen. Bei pH 8,2 und in Gegenwart von Natriumdodecylsulfat und Natriumcholat werden B_u, B_c und B_δ erfasst.

Transkutane Bilirubinrubinometrie (TcB) /8/

Die Methode wird angewendet zur Bestimmung von Total Bilirubin bei Neugeborenen.

Prinzip: Das Bilirubinometer sendet Licht sichtbarer Wellenlängen (380–760 nm) in die Haut des Neugeborenen und misst die Intensität des zurück gesendeten Lichts. Die Anzahl der Wellenlängen, die angewendet werden ist bei den verschiedenen Bilirubinometern unterschiedlich. Das Bilirubinometer analysiert das Spektrum der zurück gesendeten Wellenlängen. Die optischen Signale werden vermittels einer Photozelle in elektrische Signale umgewandelt. Diese werden von einem Mikroprozessor registriert und in eine Bilirubin Konzentration umgewandelt. Die Lichtabsorption störende Faktoren wie Hämoglobin, Melanin und die Hautdicke werden mathematisch berücksichtigt zur Bestimmung von Bilirubin im subkutanen Kapillarbett und subkutanen Gewebe.

5.2.2.2 Bilirubin-Fraktionen

Direktes Bilirubin

Reagiert sofort mit Diazo-Reagenz ohne Gegenwart eines Akzelerators wie z.B. Koffein-Reagenz. Bestimmt wird nicht allein B_c, sondern auch B_δ und teilweise B_u. Das Verfahren wird auf vielen mechanisierten Analysensystemen durchgeführt, sollte aber durch die spezifische Bestimmung von B_c ersetzt werden.

Unkonjugiertes Bilirubin (B_u)

Wird aus der Differenz von Total-Bilirubin minus direktem Bilirubin berechnet. Zielsetzung ist die Ermittlung von B_u. Die Berechnung ist nur sinnvoll beim hämolytischen Ikterus und den hereditären Hyperbilirubinämien, da hier kaum B_δ anfällt, nicht aber beim hepatischen und obstruktiven Ikterus, da dort B_c und B_δ in etwa proportional ansteigen. B_δ geht in die Bestimmung des direkten Bilirubins mit ein und täuscht einen zu niedrigen Wert für B_u vor.

Konjugiertes Bilirubin (B_c)

Diazo-Methode: Die Serumprobe wird vor der Zugabe von Diazo-Reagenz 5 min mit HCl inkubiert /1/. Es handelt sich um eine direkt reagierende Diazo-Reaktion bei pH 4,75, in die B_u nicht und B_δ nur gering eingehen.

Enzymatische Methode: Bei einem pH von etwa 10 oxidiert die Bilirubinoxidase das B_c zu Biliverdin, nicht aber B_u und B_δ /7/.

Multilayer-Filmtechnik: Verschiedene Reagenzträger werden angeboten, mit denen die separate Bestimmung von B_u, B_c und B_δ möglich ist.

Ungebundenes unkonjugiertes Bilirubin (freies Bilirubin, B_F) /9/

Peroxidase-Methode: Ungebundenes unkonjugiertes Bilirubin wird bestimmt durch Kombination der Peroxidase Methode zur Messung des ungebundenen Bilirubins mit der Diazo-Methode zur Messung von unkonjugiertem und konjugiertem Bilirubin. Die Peroxidase-Methode erfasst ungebundenes Bilirubin, in dem Meerrettich Peroxidase in Gegenwart von Ethylhydrogenperoxid ungebundenes Bilirubin zu einem farblosen Produkt oxidiert, während Albumin gebundenes Bilirubin vor der Oxidation geschützt ist /9/. Die Rate der Abnahme der Absorption des Bilirubins bei 440 nm wird gemessen.

5.2.3 Untersuchungsmaterial

• Serum, Plasma: 1 ml
• Kapillarplasma (Heparin, EDTA): 0,05 ml

5.2.4 Referenzbereich

Siehe Tab. 5.2-1 – Referenzbereiche für Bilirubin. Siehe auch Lit./9, 10, 11/.

5.2.5 Bewertung

Die Hyperbilirubinämie ist ein Symptom und verursacht klinisch einen Ikterus, wenn die Konzentration von Bilirubin bei Neugeborenen und Kleinkindern über 4 mg/dl (68 μmol/l) und bei größeren Kindern und Erwachsenen über 3 mg/dl (51 μmol/l) beträgt.

5.2.5.1 Einteilung des Ikterus

Prähepatischer Ikterus: Es liegt ein vermehrtes Angebot von Bilirubin vor. Häufigste Ursachen sind hämolytische Anämie, Icterus neonatorum, ineffektive Erythropoese, Infektion, z.B. Malaria, Transfusions Reaktion, Verbrennung, die Resorption großer Hämatome und die hereditäre Hyperbilirubinämie.

Intrahepatischer Ikterus: Die weitaus häufigsten Ursachen beruhen auf einer infektiösen oder toxischen Schädigung des Leberparenchyms. Grundsätzlich in Frage kommen akute und chronische Virushepatitiden, bakterielle und parasitäre Lebererkrankungen, Lebermetastasen, Medikamenten bedingte parenchymatöse und cholestatische Leberschäden sowie Mitbeteiligung der Leber bei anderen Grundkrankheiten. Eine weitere bedeutsame Gruppe sind die hereditären Hyperbilirubinämien.

Posthepatischer Ikterus: Er beruht auf einem mechanischen Verschluss der Gallenwege (Steinokklusion,Karzinom des Pankreaskopfes, Gallengsangatresie, primär sklerosierende Cholangitis).

5.2.5.2 Differenzierung des Ikterus

Differentialdiagnostische Aussagen liefern:

• Der Wert von Total-Bilirubin (B_T = B_u + B_c + B_δ).
• Die Konzentration des konjugierten Bilirubins (B_c).
• Der Quotient B_c/B_T.
• Der Quotient LDH/AST.
• Die Höhe der Aktivitäten von ALT, GGT und AP.

5.2.5.3 Prähepatischer Ikterus

Erhöht ist unkonjugiertes Bilirubin (B_u). Prähepatische Hyperbilirubinämien haben einen vernachlässigbaren Anteil an B_δ, so dass aus der Differenz B_T minus B_c das B_u berechnet wird. Siehe auch Tab. 5.2-2 – Prähepatische Hyperbilirubinämien.

Gegen einen prähepatischen Ikterus, verursacht durch Hämolyse oder ineffektive Erythropoese, spricht ein B_T über 6 mg/dl (103 μmol/l) /12/. Stärkere Bilirubinerhöhungen werden nur bei Transfusionszwischenfällen im ABO-System, hämolytischen Krisen, z.B. bei Sichelzellanämie, Icterus neonatorum und gewissen hereditären Hyperbilirubinämien gesehen.

Die Bestimmung des direkten Bilirubins und die Anwendung des Quotienten direktes Bilirubin/Total-Bilirubin ist zur Abgrenzung des hämolytischen vom hepatobiliären Ikterus nur bis zu einer B_T-Konzentration von 3 mg/dl (51 μmol/l) sinnvoll /12/. Wird ein Quotient von 0,33 als Entscheidungskriterium gewählt, so weisen Werte darunter mit einer diagnostischen Sensitivität von 80 % auf einen hämolytischen Ikterus hin und Werte darüber mit einer Sensitivität von 86 % auf einen hepatobiliären Ikterus.

In der Abgrenzung zum hepatischen Ikterus spricht ein Quotient LDH/AST von ≥ 5 für einen hämolytischen Ikterus. Weiter dafür sprechende Befunde sind:

• Harn, Bilirubin negativ und Urobilinogen positiv.
• Haptoglobin Verminderung und Retikulozytose.

5.2.5.4 Hepatischer Ikterus

Liegt zusätzlich zur Hyperbilirubinämie die Erhöhung von Leberenzymen vor, ist ein hepatischer Ikterus wahrscheinlich, und es ergibt sich die Fragestellung der Abgrenzung zur posthepatischen Ursache.

Die Hyperbilirubinämie hat eine geringe diagnostische Sensitivität für Lebererkrankungen und ist deshalb kein Parameter zum Screening. Bei klinischen Leberpatienten haben über 40 % eine B_T-Konzentration unter 1,2 mg/dl (20 μmol/l) und weitere 25 % sind subikterisch, haben also Bilirubinwerte von 1,2–2,9 mg/dl (20–50 μmol/l). Der Subikterus ist für viele Leberpatienten das wesentliche Symptom für einen Arztbesuch. Siehe Tab. 5.2-3 – Hepatische Hyperbilirubinämien.

Beim hepatischen Ikterus sind B_u, B_c und B_δ erhöht, der Anteil von B_c ist über 50 %. Die wesentlichen Ursachen sind virale Hepatitiden und Zustände mit einer durch Energiemangel bedingten, verminderten Exkretion von Bilirubin wie Sepsis, totale parenterale Ernährung oder schwere operative Eingriffe. Aus dem prozentualen Anteil von B_c und B_δ am B_T können prognostische Schlüsse gezogen werden. So ist der Abfall von B_c ein sensitiver Indikator der Besserung und ein Anstieg des B_δ ein Hinweis auf langwierige Erkrankung. Bei abfallenden oder gering bis mäßig erhöhtem B_T kann der Anteil des direkten Bilirubins 80 % ausmachen, da B_δ, das in die Bestimmung des direkten Bilirubins eingeht, eine Halbwertszeit von 18 Tagen hat.

Bei Neugeborenen und Säuglingen ist B_δ beim nicht hepatischen Ikterus niedrig, z.B. Icterus neonatorum, septischer Schock, Hämolyse. Ein Anteil des B_δ von über 10 % am B_T weist auf eine hepatogene Ursache hin, z.B. Cytomegalie Virus Infektion, Gallengangsatresie, Hepatitis B-Infektion /13/.

Weitere Befunde sind:

• Harn, Bilirubin positiv, Urobilinogen positiv.

5.2.5.4.1 Posthepatischer Ikterus

Beim Verschlussikterus werden selten Aktivitäten der ALT über 10 fach der oberen Referenzbereichswerts gefunden. Die Erhöhung des B_T beruht auf dem parallelen Anstieg von B_c + B_δ, wobei B_c den Hauptanteil ausmacht (Tab. 5.2-4 – Posthepatische Hyperbilirubinämien). Beim akuten Krankheitsbild mit Ikterus scheidet der frische Verschlussikterus aus, wenn die ALT normal oder über 25 fach erhöht ist /11/.

Ein Kriterium für die rasche Beurteilung des Erfolgs nach einer invasiven Maßnahme zur Beseitigung der Cholestase ist die Verlaufsbeurteilung von B_c. Auf Grund der kurzen Halbwertszeit fällt B_c wesentlich schneller ab als das B_T /3/. Die Bestimmung von B_c darf jedoch nicht als direktes Bilirubin geschehen, da B_δ, das mehrere Wochen lang nach einer Obstruktion noch erhöht bleibt, mit gemessen wird /1/.

Weitere Befunde bei posthepatischem Ikterus:

• Im Harn: Bilirubin positiv, Urobilinogen negativ.

5.2.5.5 Hereditäre Hyperbilirubinämien

Neugeborene, kleine und ältere Kinder sowie junge Erwachsene mit Hyperbilirubinämie bieten ein breites differentialdiagnostisches Spektrum. Die Hyperbilirubinämie kann beim Neugeborenen durch den benignen Brustmilchikterus oder die potentiell fatale hereditäre Fruktoseintoleranz bedingt sein. Die Genese kann primär hepatisch sein, wie bei akuter Virushepatitis, oder von extrahepatisch ihren Ausgang nehmen, wie bei der biliären Atresie. Schließlich kann der Ikterus sekundär, also nicht-hepatisch bedingt sein, durch Hämolyse, z.B. auf Grund eines Glucose-6-Phosphatdehydrogenase (G-6-PD) Mangels oder einer Sepsis. Auch müssen hereditäre Hyperbilirubinämien in die differentialdiagnostischen Erwägungen mit einbezogen werden /14/.

Hereditäre Hyperbilirubinämien beruhen auf einer Störung der Funktionder Leber, ohne dass hepatozellulär ein Schaden vorliegt (Tab. 5.2-5 – Hereditäre Hyperbilirubinämien). Ein erster Schritt in der Diagnostik ist die Bestimmung von B_T, und die Differenzierung in B_c und B_u. Konjugierte Hyperbilirubinämien beruhen immer auf einer hepatobiliären Störung und konjugiertes Bilirubin ist harmlos. Persistierende, stärker unkonjugierte Hyperbilirubinämien können eine Bilirubin Enzephalopathie verursachen, während leicht erhöhte Konzentrationen von B_u eine Funktion als Antioxidanz haben und der Entwicklung eines oxidativen Stresses entgegenwirken.

Die Einteilung der familiären Hyperbilirubinämien /14/ erfolgt in (Abb. 5.2-1 – Differentialdiagnose der hereditären Hyperbilirubinämie)

• Konjugations- und Ausscheidungs-Störungen von Bilirubin. Zu den unkonjugierten Hyperbilirubinämien zählen das Crigler-Najjar Syndrom Typ I und Typ II (Arias Syndrom) sowie das Gilbert Syndrom.
• Hereditäre Cholestasen mit vorwiegend konjugierter Hyperbilirubinämie. Es handelt sich um das Dubin-Johnson Syndrom, das Rotor Syndrom, die benigne rekurrierende intrahepatische Cholestase (BRIC), die progressive familiäre intrahepatische Cholestase (PFIC) und das Alagille Syndrom.

Theoretisch ist die Bestimmung des B_c ein guter Indikator zur Unterscheidung beider hereditärer Hyperbilirubinämien. Praktisch ist das jedoch nicht der Fall, da die meisten Methoden zur Bestimmung des B_c an mechanisierten Analysensystemen das direkte Bilirubin messen. Dies ist zu unspezifisch. Denn auch bei Gesunden wird direktes Bilirubin gemessen wo physiologisch keines nachweisbar sein sollte.

5.2.5.6 Neonatale Hyperbilirubinämie

Im Vergleich zum Erwachsenen ist die Lebenszeit der Erythrozyten Neugeborener reduziert. Zusätzlich ist die Umwandlung von Hämoglobin (Hb) in unkonjugiertes Bilirubin und dessen Umwandlung zu direktem Bilirubin, primär durch eine mangelnde Konjugation in der postnatalen Periode bedingt. Außerdem muss in der postnatalen Periode zusätzlich noch Hb, das aus Hämatomen stammt, abgebaut werden. Auch wird durch eine Akute-Phase Reaktion die Hämoxygenase-1 aktiviert, was zusätzlich zum verstärkten Hb-Anfall führt.

Etwa 60 % reifer Neugeborener und 85 % der Frühgeborenen wird einen klinisch sichtbaren Ikterus entwickeln, bedingt durch eine Anstieg des unkonjugierten Bilirubins /15/. Dieser Ikterus tritt ab dem 3. Lebenstag klinisch in Erscheinung, hat Gipfelwerte in den Tagen 5–7, dann sind die meisten Neugeborenen schon zu Hause, und verschwindet wieder ab dem 14. Lebenstag. Steigt der Bilirubinwert aber zu stark an, so kann unkonjugiertes Bilirubin die Blut-Hirn Schranke passieren und eine neurotoxische Wirkung entfalten. Deshalb ist es wichtig den Bilirubinwert Neugeborener in Abhängigkeit vom Alter zu kontrollieren bei Entwicklung eines Ikterus.

Die Inzidenz und die Risikofaktoren Neugeborener einen Ikterus zu entwickeln, sind /16/:

• Ungewöhnlich am Tag 1–2. Ist das doch der Fall, dann liegt eine Antikörper vermittelte Hämolyse vor, z.B. Rhesusfaktor- oder ABO-bedingt. Beim Neugeborenen Rh(D) negativer Mütter oder beim Neugeborenen von Müttern mit einem positiven Antikörper-Suchtest (Coombs-Test) sollte routinemäßig ein positiver direkter Coombs-Test im Nabelschnurblut durchgeführt werden. Ist der Test positiv sollte innerhalb der ersten 24 h eine Bestimmung von Total-Bilirubin erfolgen. Das sollte auch der Fall sein bei allen Neugeborenen, die innerhalb der ersten 24 h einen Ikterus entwickeln, um eine hämolytische Erkrankung auszuschließen.
• Normale Inzidenz an den Tagen 3–10, meist Komplikations-freier Ikterus. Sehr selten liegt eine Komplikation vor (z.B. G6PDH-Mangel) oder es handelt sich um eine Frühgeburt mit Komplikation.
• Der verlängerte Ikterus, definiert als eine Dauer von über 14 Tagen bei reif Geborenen und länger als 21 Tage bei Frühgeburten. Es können vorliegen a) Ein vorwiegend unkonjugierter verlängerter Ikterus bei Ernährung mit Brustmilch. Brustmilch ernährte Neugeborene haben etwa viermal häufiger eine Hyperbilirubinämie über 10 mg/dl (172 μmol/l) als Neugeborene mit Formeldiät. Aber die Gipfelwerte des Bilirubins sind nicht höher /16/. b) Ein vorwiegend konjugierter verlängerter Ikterus. Er ist immer pathologisch und das Neugeborene sollte auf eine hepatische Schädigung (z.B. Hepatitis) oder eine obstruktive Ursache (z.B. biliäre Atresie) untersucht werden. Siehe auch Kapitel 5.2.5.2.

Vom physiologischen transienten unkonjugierten Ikterus der ersten Lebenswoche sind Hyperbilirubinämien abzugrenzen, die einen Zeit abhängigen physiologischen oberen Grenzwert im Bilirubinogramm überschreiten und zur Bilirubin induzierten neurologischen Dysfunktion (BIND) führen können. Siehe auch Abb. 5.2-2 – Stunden bezogenes Bilirubinnomogramm.

In den meisten Fällen wird bei Neugeborenen Total-Bilirubin bestimmt. Wird der obere Grenzwert im Nomogramm überschritten oder liegt ein zeitlich verlängerter Ikterus vor, erfolgt zusätzlich die Bestimmung von unkonjugiertem und konjugiertem Bilirubin.

Hereditäre Störungen der Clearance von Bilirubin (Gilbert Syndrom, Crigler-Najjar Syndrom, Dubin-Johnson Syndrom) der G6-PD Mangel und die hereditäre Sphärozytose führen allein nicht zur neonatalen Hyperbilirubinämie. Jedoch können additive Ursachen und ein hepatozellulärer Schaden die neonatale Hyperbilirubinämie verursachen.

Entlassung von Mutter und Baby aus der Entbindungsstation früher als 72 h nach der Entbindung ist ein Risiko für das Neugeborene, da die ambulante Überwachung des Bilirubins nicht so gesichert erfolgen kann wie in der klinischen Überwachung.

5.2.5.7 Unkonjugierte ungebundene Hyperbilirubinämie des Frühgeborener

Die Konzentration von Total-Bilirubin nimmt mit dem perinatalen Alter zu und mit zunehmendem Alter werden höhere Werte toleriert. Jedoch geben Studien über Bilirubin bedingte neurologische Schäden nur einen begrenzten Hinweis auf die Beziehung zwischen neurologischer Schädigung und erhöhten Bilirubin. Der Grund ist, dass die meisten Faktoren, die das Risiko einer Verzögerung der neurologischen Entwicklung bewirken (Asphyxie, intrakranielle Blutung, Frühgeburt) auch eine Erhöhung des Bilirubins bewirken und die Bilirubin Induced Neurotoxicity (BIND), besonders bei Frühgeburten /17/.

Die meisten Frühgeborenen mit einem Gestationsalter unterhalb der 35. Woche haben erhöhte Bilirubinwerte, die oft als Ikterus klinisch in Erscheinung treten. Erfolgt kein Bilirubin Monitoring und keine Behandlung kann ein erhöhter Wert zunehmen und zu klinisch unauffälligen neurologischen Manifestationen führen. Die akute Bilirubin Enzephalopathie ist akut progressiv und oft unter aggressiver Therapie reversibel. Der Kernikterus (chronische Bilirubin Enzephalopathie) ist demgegenüber ein Syndrom chronischer postikterischer und permanenter neurologischer Schädigung das mit schwererer und gewöhnlich irreversibler Schädigung verknüpft ist /18/. Störungen der Myelinisierung und Degeneration des Globus pallidus, des subthalamischen Nukleus und des Kleinhirns sind pathologische Befunde des Kernikterus bei Neugeborenen, die sich nach mehr als 10 Tagen nach Beginn des Ikterus entwickeln /19/.

Der "low bilirubin kernicterus" bei Frühgeburten ist selten, aber eine nicht vorhersehbare und refraktäre Form des Kernikterus. Der "low bilirubin kernicterus" ist definiert als das Auftreten eines Kernikterus bei Werten des totalen Bilirubins, die unterhalb der Grenzwerte des Bilirubins für eine Blut-Austauschtransfusion liegen (Tab. 5.2-6 – Leitlinie für eine Austauschtransfusion bei Frühgeburten). Die Bilirubinwerte zur Austauschtransfusion reflektieren zum einen die Konzentration vonTotal-Bilirubin, zum anderen die Präsenz von neurotoxischen Risikofaktoren.

Der "low bilirubin kernicterus" tritt vorwiegend dann auf, wenn eine seltene Kombination komobider Konstellationen mit Befunden des Zentralnervensystems vorliegt /19/ wie z.B.:

• Hypoalbuminämie mit Werten unter 2,5 g/dl. Die Mittelwerte für Frühgeborene unterhalb der 30. Schwangerschaftswoche (SSW) liegen bei etwa 1,9 g/dl (90 % CI 1; 2-2,8 g/dl) und erreichen nicht den Wert von 2,5 g/dl vor der SSW 36–37.
• Intraventrikuläre Blutung oder periventrikuläre Schädigung der weißen Hirnsubstanz.
• Perinatale oder früh postnatale Inflammation oder Infektionen sind wichtige Ursachen, die eine strukturellen und funktionelle Entwicklung des Gehirns stören können. Oft treten sie erst später als Auffälligkeiten in Erscheinung. Ursachen können sein, z.B. Chorioamnionitis, Sepsis und nekrotisierende Enterokolitis.
• Chronische Bilirubin induzierte Neuroinflammation. Die persistierende Inflammation scheint ein wichtiger Risikofaktor der ZNS-Schädigung bei Frühgeborenen zu sein.

Die Risikostratifizierung zur Verhinderung einer neurologischen Entwicklungsstörungen des Frühgeborenen beruht auf klinischen Befunden und der Bestimmung von Bilirubin. Empfohlen werden /19/:

• Die Bestimmung von Total-Bilirubin zur Abschätzung der Bilirubinlast.
• Unkonjugiertes ungebundenes Bilirubin (kein Test ist kommerziell verfügbar)
• Die Ratio Total-Bilirubin/Albumin (als Annäherung für das ungebundene Bilirubin). Die Ratio wird aber kritisch beurteilt. Eine Studie /20/ berichtete folgende Ratios, die auf eine neurologische Entwicklungsstörung hinweisen: (i) Ratio = ≥ 0,50 μmol/l/μmol/l (≥ 4,25 mg/dl/g/dl) für Frühgeborene in der SSW 30–34 und (ii) ≥ 0,40 μmol/l/μmol/l (≥ 3,4 mg/dl/g/dl) für Frühgeborene unterhalb der 30. SSW. Diese Werte entsprachen einem unkonjugierten neurotoxischen Bilirubin von ≥ 1 mg/dl.
• Ratio unkonjugiertes ungebundenes Bilirubin/total Bilirubin (mg/mg). In einer Studie an Intensiv pflichtigen Neugeborenen mit und ohne abnormaler auditorischer Hirnstamm Reaktion wurde die Ratio untersucht /21/. Bei Neugeborenen mit normaler Reaktion war die Ratio 0,062 ± 0,034 (Range 0,009–0,200) und bei Neugeborenen mit abnormaler auditorischer Hirnstamm Reaktion war die Ratio 0,109 ± 0,039 (Range 0,034–0,167).

5.2.5.8 Konjugierte Hyperbilirubinämie Neugeborener

Die Nachweis von konjugiertem Bilirubin bedeutet das Vorliegen eines pathologischen Geschehens und es besteht gewöhnlich ein verlängerter Ikterus. Die konjugierte Hyperbilirubinämie kann auf infektiöser, endokriner oder genetischer Ätiologie beruhen. Die häufigste operativ korrigierbare Ursache ist die extrahepatische biliäre Atresie.

Liegt eine konjugierte Hyperbilirubinämie vor, müssen je nach Vermutungsdiagnose in den nächsten 24 h folgende Laboruntersuchungen zur Abklärung durchgeführt werden:

• Natrium, Kalium, Creatinin, Harnstoff.
• Blutbild inklusive Retikulozytenzahl.
• Blutgruppenbestimmung (ABO, Rh).
• Blutgasanalyse.
• ALT, AST, GGT, LDH.
• Glucose, Lactat, Ammoniak.
• Cholesterin, Triglyceride.
• Blut- und Urinkultur auf pathogene Keime.
• Beurteilung der Stuhlfarbe.
• TPZ und aPTT.
• Serologie für Hepatitis A, B, C.
• IgM Antikörper auf Röteln Virus, Toxoplasmose, Herpes Virus, Cytomegalie Virus.
• TSH, freies T4, Cortisol und α₁-Antitrypsin.
• Organische Säuren und Aminosäuren im Urin.
• Enzymtests in roten Blutzellen auf Galaktosämie.

Tabellen die Scores und ein Staging der Leberfunktion beschreiben sind aufgeführt in:

• Tab. 5.2-7 – Einteilung der Leberfunktion
• Tab. 5.2-8 – Stadieneinteilung des Leberzellkarzinoms

5.2.6 Hinweise und Störungen

Präanalytik

Zur Bestimmung des neonatalen Bilirubins wird als Probe häufig Kapillarblut, das durch Punktion der Ferse gewonnen wurde, verwendet. Häufige prä-analytische Fehler, die dabei gemacht werden, sind /22/:

• Die Verwendung überlanger Lanzetten, also solcher, die nur für Erwachsene geeignet sind. Es besteht die Gefahr einer Punktions bezogenen Osteomyelitis.
• Die Erzeugung einer Hämolyse, insbesondere bei der Gewinnung des Bluts mit Mikro-Containern. Eine Hämolyse erfolgt bei 0,2 % der Proben und ist zu 39,7 % der Grund für die Zurückweisung einer Probe durch das Labor.
• Lichtexposition der Probe.

Bestimmungsmethode /1, 23/

Kalibration: Das empfohlene Material zur Herstellung von Standardlösungen für die Kalibration von Bilirubin-Assays ist die Präparation SRM 916a des National Institute for Standards and Technology (NIST).

Total-Bilirubin: Bisher ist nicht bekannt, ob die von der NCCLS vorgeschlagene Referenzmethode /3/ das B_δ richtig erfasst. Die Linearität der Methode ist bis 27 mg/dl (462 μmol/l) gegeben. Hämoglobin stört erst ab einer Konzentration ≥ 2 g/l.

Direktes Bilirubin: Das Ausmaß, in dem B_u mit gemessen wird, ist vom pH des Ansatzes abhängig. Je niedriger der pH, desto weniger B_u wird gemessen. B_δ wird immer mit erfasst. Die Laboratorien sollten sicherstellen, dass mit der von ihnen angewendeten Methode im Kollektiv Gesunder keine Werte über 0,1 mg/dl (1,7 μmol/l) gemessen werden /24/.

Konjugiertes Bilirubin: Die Bestimmungsmethode für B_c erfasst nicht den unkonjugierten Anteil. Sie wird aber durch Hämoglobin gestört, da durch die Vorinkubation der Probe mit HCl, Hämoglobin zu Methämoglobin unter Bildung von H₂O₂ oxidiert wird. Dies zerstört Diazopigment und zu niedrige Werte werden gemessen.

Enzymatische Methode für BT: Bei Konzentrationen unter 1,1 mg/dl (19 μmol/l) sind die Werte im Mittel um 0,1 mg/dl (1,7 μmol/l) niedriger als mit der Referenzmethode. Im Vergleich zur Diazo-Methode misst die Bilirubinoxidase-Methode höhere Werte für direktes Bilirubin in Seren von Kindern mit unkonjugierter Hyperbilirubinämie. Das ist auch der Fall bei Neugeborenen nach Lichttherapie /25/. Hämoglobin verursacht in einer Konzentration ≥ 2 g/l eine Erniedrigung des B_T um 5–18 %.

Spektrophotometrische Bilirubinbestimmung: Bilirubinometer werden zur Bestimmung des Neugeborenen Bilirubins eingesetzt. Gemessen wird bei zwei Wellenlängen, so nach einer Empfehlung bei 454 und 540 nm. Hämoglobin wird durch die Messung bei zwei Wellenlängen kompensiert. Trotzdem verursacht eine Konzentration an freiem Hämoglobin von 4 g/l eine Verminderung des Bilirubins in dem für eine Phototherapie wichtigen Entscheidungsbereich von 16,3 mg/dl (279 μmol/l) auf 15,6 mg/dl (265 μmol/l) /5/. Karotine, die leicht stören können, sind im Serum des Neugeborenen nur wenig vorhanden. Die häufigste Störung, die falsch hohe Werte vortäuscht, sind Trübungen des Plasmas (Lipämie), denn die durch sie verursachte Lichtstreuung ist bei 454 nm größer als bei 540 nm. Die Ergebnisse des Bilirubinometers sind stark von der Proteinmatrix abhängig. Die Kalibration sollte deshalb mit käuflichen Seren erfolgen, die für diese Methode vorgesehen sind, oder mit Seren von Erwachsenen, deren Konzentration mit der Referenzmethode bestimmt wurde. Werte über 17,5 mg/dl (300 μmol/l) sollen nicht spektrometrisch bestimmt werden, da Extinktionswerte ermittelt werden, die von der theoretischen Linearität des Lambert-Beerschen Gesetzes abweichen. Zur Indikationsstellung einer Austauschtransfusion darf die spektrometrische Bestimmung nicht die alleinige Methode sein. Zusätzlich wird die Bestimmung mit einer Azofarbstoffmethode (Jendrassik/Gróf, DPD-Methode) empfohlen /26/.

Neonatale Hyperbilirubinämie

Es bestehen für das totale Bilirubin erhebliche Differenzen in den Messwerten bei neonatalen Serumproben. In einer Studie /76/ wurden neonatale Serumproben an 7 kommerziellen Plattformen gemessen. Für einzelne Proben bestand ein Unterschied in den Messwerten von 24 bis 30 % Als wesentliche Ursache wurden Unterschiede in der Standardisierung der Kalibratoren festgestellt.

Einflussgrößen /24/

Variation von Tag zu Tag: B_T 30 %.

Fasten: B_T-Erhöhung um 100–200 % nach 48 h.

Körperliche Belastung: B_T-Anstieg um 30 %.

Schwangerschaft: B_T-Abnahme um 33 % im letzten Trimenon.

Orale Kontrazeptiva: BT-Abnahme um 15 % /27/.

Störfaktoren

Lichtexposition der Probe: Abfall des B_T um bis zu 30 % nach 1 h.

Stabilität der Probe: Im abgedunkelten Gefäß und bei Raumtemperatur ist B_T 3 Tage stabil /28/.

Lichttherapie

Bei der Lichttherapie von Neugeborenen wird unkonjugiertes Bilirubin in Photoisomere umgewandelt, die besser wasserlöslich sind. Mit der Diazo-Methode werden bei Licht therapierten Kindern höhere Werte gemessen als mit der Bilirubinoxidase-Methode /29/. Mit der Multilayer-Filmtechnik werden bei der Bestimmung von Neugeborenen-Bilirubin höhere Werte gemessen als mit der Bestimmung von B_T /30/.

5.2.7 Pathophysiologie

80–85 % des täglich gebildeten Bilirubins entstehen aus dem Abbau von Hämoglobin überalterter Erythrozyten. Die etwa 120 Tage alten Erythrozyten werden von Makrophagen des retikulo endothelialen Systems, insbesondere der Milz, aufgenommen. Der Abbau von Hämoglobin erfolgt in zwei Schritten. Das Fe³⁺-Häm bindet an das Membran gebundene Enzym Hämoxygenase und wird in einer NADPH-Cytochrom P₄₅₀-Reduktase katalysierten Reaktion zu Fe²⁺-Häm reduziert (Abb. 5.2-3 – Abbau des Hämmoleküls). Das Fe²⁺-Häm wird dann oxidativ in äquimolare Anteile CO und Biliverdin gespalten. Das Hämoglobinmolekül zerfällt, Globin wird metabolisiert, Eisen an Transferrin gebunden und das Biliverdin durch die zytosolische Biliverdinreduktase zu Bilirubin reduziert. Das gebildete CO wird an Hämoglobin gebunden unter Bildung von Carboxyhämoglobin und dann über den pulmonalen Gasaustausch eliminiert.

Aus 1 g abgebautem Hämoglobin entstehen 34 mg Bilirubin, täglich werden etwa 250 mg Bilirubin durch den physiologischen Blutabbau gebildet. Die restlichen 15–20 % des täglichen Bilirubinanfalls resultieren aus dem Abbau von Häm haltigen Proteinen wie Myoglobin, Cytochromen, Katalasen und fallen bei physiologischen Reifungsstörungen der Erythrozyten im Knochenmark (ineffektive Erythropoese) an. Die ineffektive Erythropoese ist vermehrt bei Störungen der Reifung wie z.B. megaloblastärer Anämie, Thalassämie, Porphyrie und dem myelodysplastischen Syndrom. Bei diesen Zuständen kann bis zu 80 % des Bilirubins aus der ineffektiven Erythropoese resultieren.

B_u wird in der Zirkulation an Albumin gebunden zur Leber transportiert. Nach Abspaltung vom Albumin im Disse’schen Raum wird es über den sinusoidalen Teil der Plasmamembran des Hepatozyten in die Zelle aufgenommen. Die Aufnahme erfolgt aktiv über ein Transportsystem und entgegen einem Konzentrations Gradienten. Das Transportsystem der sinusoidalen Membran für organische Ionen und eventuell auch für Bilirubin, nicht jedoch für Gallensäuren, soll aus der Bilitranslokase, dem Bromsulfalein-Bilirubin-Bindungs Protein (BBBP) und dem Organische-Anionen-Bindungs Protein (OABP) bestehen. Diskutiert werden auch Organische-Anionen-Transport Peptide (OATPs). Jedoch ist bisher der Transport des unkonjugierten Bilirubins durch den sinusoidalen Teil der Plasmamembran noch nicht geklärt /31/.

Im Zytosol des Hepatozyten bindet B_u an Ligandin und Z-Protein, ersteres hat eine höhere Affinität. Ligandin transportiert B_u in das endoplasmatische Retikulum, wo es, katalysiert durch die Uridin 5'-diphosphat-Glukuronyltransferasen (UGTs), glukuronidiert wird /32/. Essentielle Kosubstrate der UGTs sind Uridindiphosphat-Glukuronsäure oder andere UDP-Zucker.

B_u wird glukuronidiert (Abb. 5.2-4 – Struktur des unkonjugierten Bilirubins):

• An der Propionsäureseitenkette, die an C8 der beiden zentralen Pyrrolringe lokalisiert ist; es entsteht Monoglukuronidyl-Bilirubin (C8).
• An der Propionsäureseitenkette, die an C12 der beiden zentralen Pyrrolringe lokalisiert ist; es entsteht Monoglukuronidyl-Bilirubin (C12).
• Beide Isomere können weiterführend zu Diglukuroniden glukuronidiert werden.

Durch die Überführung in Glukuronide wird Bilirubin wasserlöslich. Ihr Transport durch die kanalikulären Anteile der Plasmamembran des Hepatozyten erfolgt durch Multidrug Resistance Proteins (MRPs), von denen sechs bekannt sind.

80 % des in die Galle sezernierten Bilirubins ist Bilirubindiglucuronid, 15 % sind Bilirubinmonoglukuronide und 5 % sind gemischte Konjugate mit Zuckern wie Glucose und Xylose. 1–2 % des Bilirubins gelangt unkonjugiert in die Galle.

Die Ausschleusung des B_c aus dem Hepatozyten in die Gallenkapillaren ist Energie abhängig und der langsamste Prozess im Bilirubinmetabolismus. Die gesunde Leber vermag täglich etwa 1 g konjugiertes Bilirubin, also das 2–5 fache des physiologischen Anfalls, auszuscheiden. Eine Hemmung des Ausscheidungs Mechanismus durch Medikamente wie Digoxin oder durch Bromsulfalein führt zur Anreicherung des B_c in der Leberzelle mit anschließender Abgabe in das Plasma.

B_c gelangt über die Gallenwege in den Darm. Durch intestinale Bakterien entsteht Urobilinogen. Etwa 70 % des gebildeten Urobilinogens werden intestinal reabsorbiert, über die Pfortader zur Leber transportiert und wieder in die Gallenwege ausgeschieden (enterohepatischer Kreislauf). Die tägliche Ausscheidung von Urobilinogen im Harn beträgt 2–4 mg. Sie ist 2–3 fach erhöht bei vermehrtem Bilirubinanfall, z.B. hämolytischer Anämie und 4–10 fach erhöht bei Leberparenchymschäden, z.B. bei akuter Virushepatitis oder bei Vorhandensein eines portokavalen Shunts. Durch einen Verschluss der Gallenwege wird der enterohepatische Kreislauf des Urobilinogens unterbrochen, und der Nachweis von Urobilinogen ist bei Bestehen einer Bilirubinurie negativ.

Bei konjugierten Hyperbilirubinämien, insbesondere dem Verschlussikterus, ist der rasche Abfall des B_c (Halbwertszeit nur Stunden) der empfindlichste Indikator einer kompletten Beseitigung der Okklusion. Zur Verlaufsbeurteilung der konjugierten Hyperbilirubinämie sind jedoch die Verfahren zur Bestimmung des B_T ungeeignet, da B_δ mit einer Halbwertszeit von 18 Tagen mit gemessen wird. Die Verlaufsbeurteilung des B_c ist jedoch möglich, wenn Verfahren eingesetzt werden, die spezifisch B_c messen.

Bei akuten Hepatitiden führt die Schädigung von Parenchymzellen zum Ikterus. Er resultiert aus einer Störung der Exkretion Galle-pflichtiger Substanzen in die Gallenkanälchen und die Regurgation von B_c in die Zirkulation.

Das Enzym UDP-Glukuronyltransferase (UGT1A1) wird vom Gen UGT1A1 kodiert. Das Enzym glukuronidiert Bilirubin. Ein Polymorphismus im Promoter des Gens, der Wiederholungen von Thymidin und Adenin (TA) enthält (TATA-Box), ist für die Menge der in der Zelle vorhandenen UGT1A1 verantwortlich. I

Ist die TATA-Box:

• Homozygot für 7 TA-Wiederholungen (Genotyp 7/7), enthält die Zelle wenig UGT1A1-Aktivität.
• Homozygot für 6 TA-Wiederholungen (Genotyp 6/6, Wild-Typ) enthält die Zelle viel UGT1A1-Aktivität.
• Heterozygot (Genotyp 6/7) enthält die Zelle mäßig UGT1A1-Aktivität.

Bei den Europäern haben 24 % den Genotyp 6/6, 39 % den Genotyp 6/7 und 8 % den Genotyp 7/7. Eine Variation im Nukleotid 211 (G zu A, heterozygot und homozygot) verursacht eine neonatale Hyperbilirubinämie.

B_u ist stark apolar und praktisch nicht wasserlöslich. Das beruht auf seiner gefalteten Konformation, die durch sechs Wasserstoffbrückenbindungen in der sogenannten ZZ-Konformation stabilisiert wird (Abb. 5.2-4 – Struktur des unkonjugierten Bilirubins). Unter Lichttherapie Neugeborener mit unkonjugierter Hyperbilirubinämie kommt es zur Ruptur von Wasserstoffbrückenbindungen und es resultieren Isomere mit teils offener (ZE oder EZ) oder komplett offener Konformation (EE). Diese Konformationen sind wasserlöslicher und werden deshalb besser eliminiert.

Ursache der Bilirubin Enzephalopathie ist freies Bilirubin, dessen Konzentration bei einer B_T-Konzentration über 17 mg/dl (291 μmol/l) zunimmt. Freies Bilirubin ist gut fettlöslich und neurotoxisch. Die Toxizität besteht in einer Schädigung der Mitochondrien in den Astrozyten. Da die Anlagerung von B_u an Albumin bei Azidose abnimmt und auch durch bestimmte Pharmaka, z.B. Salizylsäure, beeinträchtigt wird, begünstigen beide Faktoren auch den Anstieg von B_F.

B_δ hat aufgrund seiner kovalenten Bindung an Albumin eine Halbwertszeit von 18 Tagen und wird beim Gesunden, dem Gilbert Syndrom und der Neugeborenen-Hyperbilirubinämie nicht nachgewiesen. Der Anteil des B_δ kann bei Erkrankungen mit konjugierter Hyperbilirubinämie, z.B. dem parenchymatösen Ikterus und dem Verschlussikterus, in der akuten Phase 20–50 % des B_T betragen. Bei Besserung des klinischen Zustandes und Abnahme des B_T kann der Anteil des B_δ auf 50–90 % ansteigen und deshalb noch relativ lange eine Hyperbilirubinämie bestehen bleiben.

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5.3 Carnitin

Hermann Seim, Lothar Thomas

Carnitin (3-Hydroxy-4-N-trimethylammonium-butyrat) kommt in der Natur als L-(–) Stereoisomer entweder in freier Form vor oder verestert über seine Hydroxylgruppe mit Fettsäuren. Ein Spektrum endogener Carnitine kann im Plasma gemessen werden /1/:

Total Carnitin; es handelt sich um die Summe aus freiem und verestertem Carnitin.

• Freies L-Carnitin; der Anteil dieses nicht veresterten Carnitins ist etwa 90 % des totalen Carnitins beim Gesunden.
• Totales Acylcarnitin; L-Carntin ist über seine Hydroxylgruppe verestert mit langkettigen (C₁₂–C₁₈) oder kurzkettigen (C₂–C₁₀) Fettsäuren. Das Verhältnis von totalem Acylcarnitin zu totalem Carnitin im Plasma beträgt beim Gesunden etwa 5 %.

Carnitine sind endogene niedermolekulare Substanzen, die bei allen Säugetieren vorkommen. Die biologischen Aktivitäten der Carnitine sind:

• Sie funktionieren als essentielle Carrier von Acylgruppen aus dem Zytoplasma in die Mitochondrien, und führen die Fettsäuren an den Ort der β-Oxidation; sie tragen somit zur Produktion von Energie bei.
• Sie halten in den Mitochondrien die Konzentration von freiem Coenzym A aufrecht durch Bindung kurzkettiger Acylgruppen an Coenzym A und transportieren diese aus den Mitochondrien.
• Die mitochondriale β-Oxidation ist eine fundamentale Quelle der zellulären Gewinnung von Energie, besonders im Herz- und Skelettmuskel. So befinden sich 98 % des gesamten Carnitins des Organismus in diesen beiden Geweben. Obwohl nur etwa 1 % der Carnitinpools des Organismus im Blut vorhanden ist, wird die Konzentration im Plasma als ein Indikator des Carnitingehalts des Organismus akzeptiert.

Der Körpergehalt an Carnitin wird durch Absorption aus der Nahrung, insbesondere rotes Fleisch und die endogene Biosynthese aus Methionin und Lysin aufrecht erhalten.

5.3.1 Indikation

Verdacht auf Carnitinmangel bei:

• Symptomen wie Muskelschwäche, Myalgie, Kardiomyopathie, hypoketotischer Hypoglykämie, Gedeihstörung bei Säuglingen und Kleinkindern.
• Fehlernährung, Kwashiorkor und Kachexie.
• Langzeitig Carnitin freier parenteraler Ernährung.
• Arzneimittel-induziertem Mangelzustand, durch Behandlung z.B. mit Valproinsäure oder Pivalinsäure.
• Angeborenen Enzymdefekten, z.B. mittelkettiger Acyl-CoA-Dehydrogenase-Mangel (MCAD).
• Organoazidurien, z.B. Propionazidurie.
• Lipidspeichermyopathien.
• Schwangerschaft, Hämodialyse (situationsbedingt)

5.3.2 Bestimmungsmethode

Die Bestimmung von freiem Carnitin und verestertem Carnitin, die oft beide bei Carnitinmangel bestimmt werden, beruht auf zwei Verfahren, der photometrischen Bestimmung und dem Radioisotopen-Test.

Photometrische Bestimmung /2, 3/

L-Carnitin reagiert mit Acetyl CoA unter Bildung von Acetyl-L-Carnitin und CoASH. Die Reaktion wird durch die Carnitin-Acyl-Transferase (CAT, EC 2.3.1.7) katalysiert. CoASH reagiert, nicht enzymatisch katalysiert mit 5,5'-Dithiobis-2-nitrobenzoat (DTNB) unter Bildung von 5-Thio-2-nitrobenzoat (TNB). Die Konzentration von TNB wird photometrisch gemessen. Zwei Reagenzansätze werden durchgeführt. Im ersten Reagenzansatz wird das freie L-Carnitin bestimmt. Beim zweiten Reagenzansatz wird zur Bestimmung des totalen Carnitins zuerst die Probe mit 2 molarer KOH versetzt um die Acylcarnitine zu hydrolysieren. Nun nur noch vorliegendes freies L-Carnitin wird als totales Carnitin bestimmt.

Radioisotopen-Test /4/

Der Radioisotopen Test beruht auf dem stöchiometrischen Acetyl-Transfer von ¹⁴C-markiertem acetyl-CoA auf Carnitin, katalysiert durch die CAT. Gemessen wird der Isotopengehalt des gebildeten ¹⁴C-Acetylcarnitin.

Chromatographische Techniken

Folgende Verfahren werden zum Nachweis von L-Carnitin und dessen Metaboliten eingesetzt: Gaschromatographie und Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC), häufig gekoppelt mit Tandem Massenspektrometrie oder HPLC-Elektrospray /5/.

5.3.3 Untersuchungsmaterial

Serum (EDTA-Plasma), Harn, Biopsiematerial, Seminalplasma: 1 ml

5.3.4 Referenzbereich

Siehe Tab. 5.3-1 – Referenzbereiche für Carnitin.

5.3.5 Bewertung

Niedriges freies L-Carnitin und/oder eine hohe Ratio Acylcarnitin/freies L-Carnitin weisen generell auf einen Mangel an L-Carnitin hin. In der gesunden Bevölkerung ist der Mangel an L-Carnitin selten,da dessen Versorgung ausreichend durch die Nahrung sowie die hepatische und renale Synthese gesichert ist. Der Mangel an L-Carnitin ist mit verschiedenen Störungen und Erkrankungen assoziiert wie z.B. der Erythropoietin resistenten Anämie, mit Muskelschwäche, kardialer Fehlfunktion und Dialyse-bezogenen Symptomen. Die Therapie mit L-Carnitin bessert solche Störungen und Erkrankungen /16/.

L-Carnitin wird in der Leber aus Methionin und noch Protein-gebundenen Lysin gebildet. Jedoch kommt das meiste des täglich benötigten L-Carnitins aus der Nahrung, besonders dem roten Fleisch. Bisher ist kein erblicher Defekt der Synthese von L-Carnitin bekannt, obwohl der synthetische Weg bei frühgeborenen Kindern noch nicht voll entwickelt ist /14/.

L-Carnitin wird in der Leber aus Methionin und Protein-gebundenem Lysin synthetisiert. Der wesentliche Anteil der täglich benötigten Menge wird jedoch mit der Nahrung, insbesondere dem roten Fleisch, aufgenommen. Eine hereditäre Synthesestörung von Carnitin ist nicht bekannt, wenn auch bei Frühgeborenen der Syntheseweg noch nicht voll ausgebildet ist /14/.

Unter dem Carnitin Mangel wird eine Verminderung des freien Carnitins (L-Carnitin) verstanden. Es besteht häufig eine Verminderung der Ratio L-Carnitin/Acylcarnitin, da letzteres erhöht ist.

Klinisch bedeutsam sind Carnitin Mangelzustände der Zellen. Diese sind bei zum Teil nicht durch Messung der Carnitin Konzentration im Serum zu erfassen.

Die Mangelzustände an Carnitin werden nach klinischen und ätiopathogenen Kriterien klassifiziert in:

• Muskuläre; nur die Muskulatur ist betroffen.
• Systemische; Carnitin ist in allen Geweben vermindert.
• Primäre; es handelt sich um eine metabolische Störung des Carnitin Stoffwechsels, die in einer niedrigen freien Carnitin Konzentration resultiert und mit Kardiomyopathie, Enzephalopathie und Muskelschwäche assoziiert ist. Unbehandelt führt der Mangel zum vorzeitigen Tode. Die Störung beruht auf einem Defekt der Aufnahme von Carnitin in die Zelle oder des Transportsystems von Carnitin in das Mitochondrium.
• Sekundäre; dieser Carnitin Mangel ist milder als der primäre und resultiert aus einer verminderten renalen oder hepatischen Funktion, einer extremen Fehlernährung oder ist medikamentös bedingt, z.B. durch Medikation von Valproinsäure oder Pivampicillin.
• Der primäre Carnitin Mangel zählt zu den seltenen Krankheiten, der sekundäre tritt klinisch gehäuft auf. Durch Therapie mit L-Carnitin (ca. 10–100 mg/kg und Tag) lässt sich der Mangel beseitigen. Die Antwort auf die Medikation mit Carnitin ist bei der muskulären Form unterschiedlich, bei der systemischen Form lebenserhaltend.

Die Konzentration von Carnitin in den Geweben beträgt das 10–100 fache derjenigen des Blutes bzw. der Extrazellularflüssigkeit. Klinisch bedeutsam ist, dass:

• Ein verminderter Gehalt der Gewebe an Carnitin beweisend für ein Carnitin Mangelsyndrom ist.
• Eine über Wochen bzw. Monate verminderte Carnitin Konzentration im Serum auf einen Mangel in den Geweben schließen lässt.
• Eine normale Konzentration von Carnitin im Serum einen Carnitin Mangel in einzelnen Organen, besonders der Herz- und Skelettmuskulatur, nicht ausschließt, da eine isolierte Störung des Transportsystems der Zellmembran für Carnitin vorliegen kann, z.B. muskuläre Form des Carnitin Mangels.

5.3.5.1 Muskulärer Carnitinmangel

Primärer Mangel

Der Mangel beschränkt sich nur auf die Muskulatur /15/. Der Nachweis kann allein durch eine L-Carnitin Bestimmung im Muskelgewebe erbracht werden, da die Konzentration des Serums an L-Carnitin im Referenzbereich liegt. Denn obwohl 99 % des Carnitinpools in der Muskulatur gelegen sind, müssen nahezu 90 % dieses Pools entleert sein, ehe der Serumwert unterhalb den Referenzbereich sinkt /16/. Die klinischen Symptome sind Episoden von Muskelschwäche und Myalgien, besonders der Muskulatur der Gliedmaßen und des Halses; während des Fastens oder fettreichen Diät tritt eine angepasste Ketogenese auf. Histochemisch liegt eine Form der Lipidspeicher Myopathie vor, die Fetttröpfchen sind in Typ I-Muskelfasern eingelagert. Die Symptome setzen in der Kindheit bis zum Erwachsenenalter ein, der Verlauf ist weniger progredient als bei der systemischen Form. Der muskuläre Carnitin Mangel wird autosomal-rezessiv vererbt oder erworben.

Sekundärer Mangel

Dieser Mangel ist auf die Muskulatur beschränkt, aber an andere muskuläre Erkrankungen gebunden, z.B. an die Duchenne-Muskeldystrophie oder metabolische Myopathien (Mitochondriopathien).

5.3.5.2 Systemischer primärer Carnitinmangel

Der primäre Carnitin-Mangel ist hereditär bedingt und kann auf folgenden Defekten beruhen (Abb. 5.3-1 – Mitochondriales Carnitinsystem):

• Des Carnitin Transporters der Zellmembran (Carnitin Uptake-Defekt, CUD). Beim CUD werden gehemmt: Die Resorption von Carnitin aus dem Darm, die Rückresorption von Carnitin im proximalen renalen Tubulus und in anderen Geweben die Akkumulation innerhalb der Zelle reduziert.
• Von Enzymen, die langkettige Fettsäuren in die Mitochondrien transportieren, und zwar der Carnitin-Palmitoyltransferase I (CPT I), der Carnitin-Palmitoyltransferase II (CPT II) und der Translokase, auch Carnitin-Acylcarnitin-Carrier genannt.

Hereditäre Ursachen sind aufgeführt in Tab. 5.3-2 – Hereditäre Ursachen des systemischen sekundären Carnitinmangels.

Carnitin Uptake-Defekt (CUD) /17/

Klinik: Es gibt zwei Formen, eine in der frühen Kindheit evident werdende kardio-myopathische Form und eine hepatische mit rekurrierend auftretender dem Reye-Syndrom ähnlicher Symptomatik.

Labordiagnostik: Freies und Total-Carnitin sehr niedrig, Acylcarnitin normal. Glucose und Ketonkörper im Hungerzustand erniedrigt. Ammoniak erhöht, metabolische Azidose, Creatinkinase (CK) erhöht, Myoglobin erhöht, Aminotransferasen erhöht.

CPT-1-Defekt /17/

Klinik: Nur die Leber ist betroffen. Episoden mit Störung der Leberfunktion, oft von einer Hypoglykämie begleitet. Ein Teil der Patienten entwickelt eine renale tubuläre Azidose. Die Mütter dieser Patienten hatten eventuell eine akute Schwangerschafts-Fettleber.

Labordiagnostik: Total-Carnitin erniedrigt, Acylcarnitin erniedrigt, freies Carnitin normal oder erhöht. Hypoglykämie und Hypoketonämie im Hungerzustand. Metabolische Azidose, Ammoniak normal, Aminotransferasen und CK normal.

Translokase-Defekt /17/

Klinik: Es gibt einen Verlauf mit plötzlichem Kindstod und eine milde Form. In beiden Fällen liegen kardio-myopathische und hepatische Beschwerden unterschiedlichen Schweregrads vor.

Labordiagnostik: Acylcarnitin erhöht, freies Carnitin erniedrigt. Hypoglykämie, Hypoketonämie im Hungerzustand. Metabolische Azidose, Ammoniak, Lactat, Harnsäure, Aminotransferasen und CK erhöht.

CPT 2-Defekt /17/

Klinik: Es werden unterschieden:

• Neonatale Form, die meist letal verläuft und mit Zystennieren einhergehen kann.
• Im Kindesalter beginnende und im Erwachsenenalter sich manifestierende Form. Dieser Defekt ist eine der häufigsten biochemisch definierten Ursachen für eine Myoglobinurie bei Erwachsenen /18/. Der CPT 2-Defekt macht sich besonders nach intensiver körperlicher Belastung bemerkbar. Es treten Myalgien mit Myoglobinurie und Rhabdomyolyse auf. Andere auslösende Faktoren sind Fasten mit und ohne körperliche Anstrengung, Kälteexposition und wiederkehrende Infektionen; letztlich alles Bedingungen einer erhöhten Fettsäureoxidation. Eine Lipidspeicherung im Muskel besteht nicht oder ist nur geringfügig /18, 19, 20/.

Labordiagnostik: Total-Carnitin normal oder erhöht, Acylcarnitin erhöht, freies Carnitin erniedrigt. Glucose und Ketonkörper im Hungerzustand erniedrigt. Leberenzyme, CK und Myoglobin erhöht.

5.3.5.3 Systemischer sekundärer Carnitinmangel

In diese Gruppe werden Carnitin Mangelzustände eingeordnet, die mit definierten genetischen Defekten außerhalb des Carnitin Systems, komplexen Erkrankungen oder krasser Fehlernährung verbunden sind. Genetische Defekte sind z.B. Organoazidurien, Enzymdefekte der mitochondrialen β-Oxidation und der Atmungskette (Tab. 5.3-3 – Systemischer sekundärer Carnitinmangel anderer Genese). Im Serum ist besonders der Mangel an freiem Carnitin auffällig (unter 18 μmol/l).

Häufig liegt beim sekundären Carnitin Mangel nur ein funktioneller Mangel vor. Bei diesem ist das freie Carnitin erniedrigt, aber das Total-Carnitin auf Grund einer Erhöhung des Acylcarnitins noch im Referenzbereich /21/. Damit fehlt freies Carnitin, um überschüssige Acylgruppen vom Coenzym A zu übernehmen.

5.3.6 Hinweise und Störungen

Störfaktoren

Da bei der photometrischen Methode die Sulfhydrylgruppe des freien Coenzym A mittels Dithiobisnitrobenzoat bestimmt wird, stören endogene SH-Gruppen den Test. Abhilfe wird durch vorherige Oxidation mittels H₂O₂ und dessen anschließende Zersetzung durch Katalase geschaffen /2/.

Einflussgrößen

Die Konzentration von Total-Carnitin der Erythrozyten ist vergleichbar der des Serums, jedoch ist der Acylierungsgrad unterschiedlich /12, 29/. In den Leukozyten ist die Carnitin Konzentration höher als im Serum und vom Aktivierungsgrad abhängig /31/.

Stabilität

Lagerung von Total-Carnitin bei 4–6 °C bis zu 1 Woche. Veränderungen in den Fraktionen freies Carnitin und Acylcarnitin können proportional zur Standzeit durch Hydrolyse, besonders der kurzkettigen Acylcarnitine, auftreten. Tiefgefroren sind Total-Carnitin und seine Fraktionen längere Zeit stabil /2/.

5.3.7 Pathophysiologie

L-Carnitin ist ein wasserlösliches Aminosäurederivat von 161 Da. Es spielt eine wichtige Rolle im Fettsäurestoffwechsel der Muskelzelle. L-Carnitin kommt im Serum in verschiedenen Formen vor, besonders dem freien L-Carnitin und dem Acylcarnitin. Vor der Einschleusung einer Fettsäure (FA) nach Freisetzung aus Triglyceriden in den metabolischen Weg, wird sie in Form des Acyl-CoA aktiviert. Das erfolgt, katalysiert durch die Acyl-CoA Synthetase, in 2 Schritten:

1. Die Bildung von intermediärem FA-Acyl-AMP mit der Freisetzung von Pyrophosphat.

2. Die Bildung von FA-Acyl-CoA und AMP.

Aktivierte Fettsäuren sind nicht in der Lage, in freier Form durch die innere Membran der Mitochondrien zu gelangen. Sie nutzen deshalb das Transportsystem des L-Carnitins (Abb. 5.3-1 – Mitochondriales Carnitinsystem). An der Außenseite der inneren Mitochondrienmembran wird durch die Carnitin-Palmitoyl-Acyltransferase I (CPT I) der CoA-Rest gegen Carnitin ausgetauscht. Der Acyl-Carnitin-Komplex durchquert die Membran, vermittelt durch die Carnitin-Acylcarnitin-Translokase. An der Membraninnenseite wird durch die CPT II der Fettsäurerest wieder auf CoA übertragen.

Der Pool an Total-Carnitin des Erwachsenen beträgt 15–20 g, davon sind ca. 95 % relativ langsam austauschbar in der Muskulatur lokalisiert.

Der größte Teil des täglich benötigten Carnitins wird mit der Nahrung aufgenommen. Carnitin wird im Duodenum und Jejunum über einen Na⁺-abhängigen aktiven Transport oder auch Diffusion absorbiert und entstammt tierischen Produkten (Fleisch, Milch) (Abb. 5.3-2 – Angriffspunkte des Carnitins im Stoffwechsel). Pflanzliche Produkte enthalten praktisch kein Carnitin. Die Bioverfügbarkeit von oral appliziertem Carnitin liegt bei 5–20 %.

Der kleinere Teil der Carnitin Versorgung erfolgt vom Organismus selbst aus den essentiellen Aminosäuren Lysin und Methionin (Abb. 5.3-3 – Endogene Synthese des Carnitins). Weiterhin werden die Vitamine C, B₆ und Niacin sowie Fe²⁺ benötigt. Der letzte Schritt der Biosynthese, die Hydroxylierung des γ-Butyrobetains, findet in der Leber und den Nieren statt.

Der Leber und den Nieren kommt für die Homöostase des Carnitin Stoffwechsels eine grundlegende Bedeutung zu. Nach intestinaler Absorption gelangt Carnitin über das Portalvenenblut in die Hepatozyten und wird teilweise mit Fettsäuren zu den Acylcarnitinen verestert. Freies Carnitin und die Acylcarnitine werden über die Blutzirkulation an die Organe verteilt. In den Nieren wird über 95 % des filtrierten Carnitins wieder rückresorbiert. Die Clearance für Acylcarnitine ist signifikant höher als für freies Carnitin.

Fettsäuren werden in allen Organen, mit Ausnahme des Gehirns und den Erythrozyten zu CO₂ und H₂O abgebaut. Das geschieht in den Mitochondrien in unmittelbarer Nähe zum Zitronensäurezyklus und der Atmungskette. Der beim Fettsäurenabbau frei werdende Wasserstoff wird auf FAD und NAD übertragen und unter Energiegewinn verbrannt.

Der Abbau der Fettsäuren aus Triglyceriden geschieht in folgenden Schritten (Abb. 5.3-1 – Mitochondriales Carnitinsystem):

• Im Zytoplasma der Zellen werden Fettsäuren durch Verknüpfung ihrer Carboxylgruppe mit Acetyl-CoA aktiviert. Dieser Schritt wird von Thiokinasen (Acyl-CoA-Synthetasen) katalysiert.
• Der Transport der aktivierten Fettsäuren in das Mitochondrium kann nur als Carnitinester (Acylcarnitin) erfolgen. Die Katalyse dieser Reaktion geschieht vermittels der Carnitin-Acyl-Transferasen (CAT), von denen die Carnitin-Palmitoyl-Transferasen (CPT) die wichtigsten sind, da sie den Transport der langkettigen Fettsäuren katalysieren. An der äußeren Mitochondrienmembran erfolgt, katalysiert durch die CPT I, der Austausch des CoA-Restes gegen Carnitin (Abb. 5.3-1). An der inneren Mitochondrienmembran wird, durch die CPT II katalysiert, der Fettsäurerest wieder auf CoA übertragen.
• Der Abbau der Fettsäure beginnt in der mitochondrialen Matrix mit der Acyl-CoA-Dehydrogenase katalysierten Oxidation zur ungesättigten Fettsäure.

Bei den Acyl-CoA-Synthetasen, Carnitin-Acyltransferasen und den Acyl-CoA-Dehydrogenasen sind jeweils drei Enzyme bekannt, und zwar mit einer Substratspezifität für langkettiger Fettsäuren (C₁₄ bis C₂₀; Palmityl), mittelkettige Fettsäuren (C₈ und C₁₀; Octanyl) und nur für Acetat und Propionat.

Carnitin-Acyl-Transferase (EC 2.3.1.7)

Sie ist in den Mitochondrien und den Peroxisomen lokalisiert. Das Enzym katalysiert die reversible Übertragung von kurzkettigen Acylgruppen vom Coenzym A auf das Carnitin. Bei den zahlreichen sekundären Mangelzuständen mit erhöhtem Acylcarnitinanteil ist diese enzymatische Reaktion für den Transport von toxischen Acylgruppen aus den Mitochondrien heraus verantwortlich. Die Verfügbarkeit von freiem CoA ist auf die Aktivität dieses Enzyms zurückzuführen.

Carnitin-Oktanoyl-Transferase (EC 2.3.1.137)

Sie übernimmt die mittelkettigen Acylreste (C₈ und C₁₀ mit höchster Affinität) vom Coenzym A. Durch die Lokalisation in Peroxisomen und Mitochondrien gewährleistet das Enzym den Transport von mittelkettigen Acylresten von den Peroxisomen zu den Mitochondrien zur Energiegewinnung (Carnitin-Shuttle).

Carnitin-Palmitoyl-Transferase (EC 2.3.1.21)

Sie ist für die Einschleusung der langkettigen Fettsäuren in die Mitochondrien eine notwendige Voraussetzung. Nach Lokalisation, spezifischer Regulierbarkeit und physiologischer Funktionalität wird zwischen der CPT I (an der Außenmembran der Mitochondrien lokalisiert) und der CPT II (an der Matrixseite der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert) unterschieden (Abb. 5.3-1 – Mitochondriales Carnitinsystem). Physiologischer Inhibitor der CPT I ist Malonyl-CoA, das erste intermediäre Produkt, das auf die Fettsäuresynthese ausgerichtet ist (Abb. 5.3-4 – Regulatorische Rolle der Carnitin-Palmitoyl-Transferase I). Ansteigende Konzentrationen von Malonyl-CoA bewirken über die Hemmung der CPT I die Fettsäureoxidation.

Das hat folgende Auswirkungen /32/:

• Bei der Aufnahme von Kohlenhydraten (hohes Insulin/Glucagon-Verhältnis) ist die hepatische Lipogenese gesteigert, Malonyl-CoA steigt an, CPT I ist gehemmt und neu gebildete langkettige Acyl-CoA-Fettsäuren werden nicht der Oxidation zugeführt, sondern in Triglyceride überführt. Diese verlassen die Leber als Very Low Density Lipoproteins (VLDL) und werden in den Fettgeweben gespeichert /33/.
• Im Hungerzustand (niedriges Insulin/Glucagon-Verhältnis) ist auf Grund des niedrigen Flusses von Substrat durch die Glykolyse die Konzentration an Malonyl-CoA niedrig, die CPT I aktiviert und die aus den Fettgeweben angelieferten freien Fettsäuren unterliegen der β-Oxidation unter Bildung von Ketonkörpern.

Carnitin-Acylcarnitin-Translokase

Sie ist in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert und ermöglicht den Durchtritt der Acylcarnitine jeglicher Kettenlänge und des Carnitins im stöchiometrischen Austausch je nach Konzentrationsgradient für die jeweilige Substanz in beiden Richtungen. Unter dem Gesichtspunkt der β-Oxidation werden die langkettigen Acylcarnitine im Austausch gegen mitochondriales Carnitin in die Mitochondrien eingeschleust (Abb. 5.3-1 – Mitochondriales Carnitinsystem).

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5.4 Harnsäure

Lothar Thomas

Harnsäure bzw. ihre ionisierte Form Mononatriumurat sind die Endprodukte des Purinstoffwechsels beim Menschen. Die Höhe des Harnsäurepools des Körpers ist die Bilanz aus Bildung und Elimination. Hyper- und Hypourikämie repräsentieren keine Krankheiten. Während die Hyperurikämie primär ein Symptom der Gicht ist, tritt sie sekundär in Assoziation mit Risikofaktoren der koronaren Herzkrankheit, in Assoziation mit dem metabolischen Syndrom und Zuständen mit vermehrtem Zellumsatz auf. Die Hypourikämie hat nur bedingt einen Krankheitswert. Zur Ursachenabklärung von Hyper- und Hypourikämie kann die Bestimmung der Harnsäure-Ausscheidung im Harn bedeutsam sein.

5.4.1 Indikation

Serum, Plasma

• Bei der medizinischen Erstuntersuchung.
• Gicht in der Familie, bzw. Nierenstein-Anamnese.
• Klinische Symptome, die auf einen akuten Gichtanfall hinweisen.
• Kontrolle der Gicht Therapie.
• Bei Patienten mit Hypertonie, Hyperlipidämie, Übergewicht, Prädiabetes, Diabetes mellitus, chronischer Nierenerkrankung.
• Bei kardiovaskulärer Erkrankung und Schlaganfall.
• Verdacht auf Schwangerschaftsgestose.
• Erkrankungen, Zustände und Therapien, die eine sekundäre Hyperurikämie verursachen können, z.B. Polycythämia vera, Hungerkuren, Alkohol, Zytostatika-Therapie und Bestrahlung von Tumoren, Cyclosporin Therapie bei Transplantatempfängern.
• Bei Kindern mit hypoketonämischer Hypoglykämie.

Harn

Verdacht auf vermehrte endogene Bildung von Harnsäure:

• Auftreten von Gicht im Kindes- und Jugendalter.
• Erkrankung mit Bildung Harnsäure- oder Calcium haltigen Nierensteinen bei normaler oder grenzwertiger Serumharnsäure.
• Mit Hypourikämie einhergehende Zustände.

5.4.2 Bestimmungsmethode

Die Methoden zur Bestimmung der Harnsäure in biologischen Flüssigkeiten basieren auf der Anwendung des Enzyms Urikase /1/.

Kinetische UV-Methode

Prinzip: Urikase katalysiert die Umsetzung von Harnsäure in Gegenwart von O₂ in Allantoin unter Bildung von CO₂ und H₂O₂. Entstandenes H₂O₂ wird quantifiziert durch die Anwendung von Katalase und Aldehyddehyrogenase (ADH). Der Anstieg von NADPH, gemessen als Extinktionsänderung bei Hg 340 oder 334 ist proportional der Menge an Harnsäure (Tab. 5.4-1 – Kinetische UV-Test zur Bestimmung von Harnsäure).

Kolorimetrische Methode /3/

Prinzip: Im ersten Schritt katalysiert Urikase die Umsetzung von Harnsäure in Gegenwart von O₂ in Allantoin unter Bildung von CO₂ und H₂O₂. Als Indikator Reaktion wenden die in der Routinediagnostik eingesetzten Methoden meist ein Peroxidase- oder Katalase-System an, gekoppelt mit einem Akzeptor für Sauerstoff zur Bildung eines Chromogens. Häufig in der Routinediagnostik angewendete Verfahren zum Nachweis umgesetzter Harnsäure sind:

• Reaktion nach Trinder: H₂O₂ reagiert in Gegenwart von Peroxidase mit einem Chromogen System aus Phenol und 4-Aminophenazon zu einem roten Chinonimin, dessen Absorption bei etwa 500 nm liegt. Für diese Methode gibt es eine Reihe von Modifikationen, die alle bei der Phenolkomponente ansetzen. Es werden entweder chlorierte Phenole oder chlorierte Benzolsulfonsäuren eingesetzt /4/.
• Kageyama-Reaktion: Katalase setzt vermittels H₂O₂ Methanol zu Formaldehyd um. Dieser reagiert mit Acetylaceton in Gegenwart von Ammoniumionen zu einem gelben Farbstoff, dessen Absorption bei 410 nm gemessen wird /5/.

5.4.3 Untersuchungsmaterial

• Serum, Plasma (kein EDTA, Citrat, Oxalat): 1 ml
• Harnsäure Ausscheidung: 24 h-Sammelharn ohne Zusatz im Labor abgeben.
• Harnsäure/Creatinin-Quotient: Spontanharn ohne Zusatz im Labor abgeben.

5.4.4 Referenzbereich

Siehe Tab. 5.4-2 – Referenzbereiche von Harnsäure.

5.4.5 Bewertung

Definitions gemäß liegt eine Hyperurikämie vor, wenn die Harnsäure im Plasma die Löslichkeitsgrenze für Mononatriumurat bei 37 °C von 6,8 mg/dl (400 μmol/l) überschreitet. Bei einer höheren Konzentration ist das Plasma übersättigt und bei entsprechenden physikalischen Bedingungen kommt es zur Ausfällung von Mononatriumurat. Eine Hypourikämie besteht, wenn die Konzentration der Harnsäure im Serum ≤ 2 mg/dl (119 μmol/l) beträgt.

Im Zeitraum um 1920 lag die Konzentration der Harnsäure der Bevölkerung in den Industrienationen unter 3,5 mg/dl (210 μmol/l) und nahmen in den folgenden 50 Jahren kontinuierlich bis auf das Doppelte zu. Frauen haben um 0,5 bis 1 mg/dl (30–60 μmol/l) niedrigere Werte als Männer auf Grund des urikosurischen Effektes der Östrogene. Postmenopausal erreichen sie den Männern vergleichbare Werte. Die intra- und interindividuelle Variation der Harnsäure im Serum ist multifaktoriell und von genetischen Faktoren und Faktoren der Umwelt abhängig. Etwa zwei Drittel der täglich gebildeten Harnsäure werden renal ausgeschieden, der restliche Anteil über den Darm mit dem Stuhlgang. Siehe Abb. 5.4-1 – Harnsäure im Serum in Abhängigkeit von Alter, Geschlecht und Rasse.

5.4.5.1 Hyperurikämie

Die Prävalenz der Hyperurikämie in der Bevölkerung ist hoch. Sie betrug in der Framingham Studie 9,2 % bei den Männern und 0,4 % bei den Frauen und 19 % der Hyperurikämiker litten an einer Gicht /10/. Eine deutsche Studie /6/ ermittelte bei Blutspendern eine Prävalenz von 2,6 % bei Frauen und 28,6 % bei Männern. Frauen erkranken oft erst nach der Menopause.

Die Hyperurikämie ist mit weiteren metabolischen Störungen wie Insulinresistenz, Diabetes mellitus, metabolischem Syndrom, Adipositas, Hyperlipoproteinämie, exzessivem Alkoholkonsum und Erkrankungen wie Hypertonie und chronischer Niereninsuffizienz assoziiert und ist ein unabhängiger kardiovaskulärer Risikofaktor /11, 12/.

Die Hyperurikämie ist die Folge (Tab. 5.4-3 – Ursachen der Hyperurikämie) /13, 14/:

• Einer verminderten renalen Ausscheidung von Harnsäure bedingt durch genetische Defekte (URAT1-Transporter) oder anderen Ursachen (Stauungsinsuffizienz des Herzens, Volumendepletion, Diuretikamedikation), die zu einer verstärkten renal-tubulären Reabsorption von Harnsäure führen. In 90 % der Fälle, bei denen die Hyperurikämie mit dem Krankheitsbild der Gicht verknüpft ist, liegt eine verminderte Harnsäure Ausscheidung vor. Das Ausmaß der Hyperurikämie wird zusätzlich von Umweltfaktoren beeinflusst.
• Einer Überproduktion von Harnsäure durch den verstärkten Verzehr von Fleisch und Fisch oder einem erhöhten Konsum von Alkohol.

Die Hyperurikämie wird eingeteilt in /14/:

• Primäre Formen. Häufigste Ursache ist eine genetisch bedingte Variationen der Transportmoleküle von Urat in den Nierentubuli, wodurch es zur verstärkten renalen Reabsorption von Harnsäure kommt (Underexcreder), in Verbindung mit reichlicher Proteinzufuhr. Diese Patienten benötigen eine 1–2 mg/dl (59–119 μmol/l) höhere Konzentration von Harnsäure im Plasma im Vergleich zu Gesunden, um die gleiche Harnsäuremenge auszuscheiden. Seltene Ursachen betreffen hereditäre Enzymdefekte, die zu einer erhöhten Produktion von Harnsäure führen (Overproducer). Beide erblich bedingte Störungen führen oft zur Gicht, die dann als primär bezeichnet wird.
• Sekundäre Formen. Hierunter werden alle Fälle zusammengefasst, bei denen die Hyperurikämie oder Gicht auf Grund von Erkrankungen zustande kommt, die primär nicht den Purinstoffwechsel betreffen. Dabei können eine vermehrte Bildung von Harnsäure aus exogenen oder endogenen Purinen, die verminderte renale Ausscheidung von Harnsäure oder physiologisch nicht zuzuordnende Ursachen vorliegen (Tab. 5.4-4 – Klassifizierung der Hyperurikämien) /13/.

5.4.5.1.1 Von der Hyperurikämie zur Gicht

Bei einem pH von 7,4 liegt 90 % der Harnsäure als Mononatriumurat vor. Ab einer Konzentration von 8 mg/dl (476 μmol/l) kann es zur Ausfällung des Urates in den Geweben kommen. Die inflammatorische Gicht bedingte Arthritis hat eine Prävalenz von 0,9–2,5 % in Europa, 3,9 % in den USA und über 6% bei Ethnien im Ozeanisch-Pazifischen Raum. Es gibt keine klare Korrelation zwischen der Harnsäure des Serums und der Auslösung eines Gichtanfalls. Nach einer Studie /15/ beträgt die Inzidenz der Gicht 0,5 % bei einer Harnsäure von 7,0–8,9 mg/dl (416–529 μmol/l) und 4,9 % bei Werten über 9,0 mg/dl (535 μmol/l). Dabei treten die Gichtanfälle meistens erst nach einer 20–40 jähriger Hyperurikämie auf. Bei Patienten mit angeborenem Enzymdefekt tritt der erste Gichtanfall meist schon im jugendlichen Alter auf.

5.4.5.1.2 Labordiagnostik von Hyperurikämie und Gicht

Die zwei- bis dreimalige Erhöhung der Harnsäure im morgendlichen Nüchternserum an verschiedenen Tagen auf über 6,0 mg/dl (357 μmol/l) bei Frauen und über 7,0 mg/dl (416 μmol/l) bei Männern spricht für das Vorliegen einer Hyperurikämie. Zur Beurteilung der Gesamtsituation müssen Essgewohnheiten, Medikamenten Einnahme und Alkoholkonsum, wie sie in den letzten Wochen und Monaten bestanden haben, beibehalten werden /14/. Zum Einfluss von Pharmaka siehe Tab. 5.4-5 – Einfluss von Arzneimitteln auf die Harnsäurekonzentration im Serum.

Harnsäurebestimmung im Urin

Ist die Diagnose einer Gicht gestellt, müssen mögliche Ursachen abgeklärt werden. Fragestellungen, die durch die Bestimmung der Harnsäure im Urin weiterführend abgeklärt werden können, sind:

• Ist eine vorliegende Hyperurikämie endogen, also durch Krankheit oder exogen, das heißt durch Ernährung, bedingt?
• Handelt es sich bei bestehender Nephrolithiasis um einen Overproducer oder einen Underexcreter?
• Liegt in Fällen mit grenzwertig oder erhöhter Harnsäure eine Störung der renalen Funktion vor?

Die Harnsäure Ausscheidung im 24 h-Sammelurin bzw. der Harnsäure/Creatinin-Quotient im Spontanharn ermöglichen folgende Aussagen:

• Eine Ausscheidung bis 600 mg (3,57 mmol) bei purinarmer Kost und bis 800 mg (4,76 mmol) unter normaler Kost bei bestehender Hyperurikämie sprechen für eine Störung der tubulären Sekretion von Harnsäure als Ursache und somit für das Vorliegen einer primären Hyperurikämie. Bei diesen Underexcreters ist die fraktionelle Clearance der Harnsäure (Harnsäure-Clearance/Creatinin-Clearance; FE_HS) unter 4,0 % /16/.
• Eine Ausscheidung über die zuvor genannten Grenzwerte hinaus weist, unabhängig davon, ob die Harnsäure im Serum erhöht ist, auf die Harnsäure-Überproduktion hin. Wenn unter purinarmer Kost die Harnsäure Ausscheidung normalisiert, signalisiert das die Harnsäurebildung aus exogenen Purinen. Ist das nicht der Fall, werden endogene Purine vermehrt verstoffwechselt.

Bei der Interpretation der Harnsäure Ausscheidung sollte beachtet werden:

• Ob die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) vermindert ist. Ist das der Fall, kann bei einer normalen Harnsäure Ausscheidung eine Überproduktion übersehen werden.
• Dass bei Patienten mit eingeschränkter GFR eine erhöhte Harnsäure Ausscheidung ein Beweis der Überproduktion von Harnsäure ist.
• Dass der Harnsäure/Creatinin-Quotient im Spontanurin, der mit einem Wert von über 0,80 eine Überproduktion der Harnsäure-anzeigen soll, nur mäßig mit der Harnsäure Ausscheidung im 24 h-Urin korreliert. Das beruht auf der erheblichen diurnalen Schwankung der Harnsäure Ausscheidung.
• Dass bei Beurteilung der freien Harnsäure-Clearance Werte über 10 % auf eine erhöhte und Werte unter 4 % auf eine verminderte Ausscheidung hinweisen (Tab. 5.4-6 – Berechnung der fraktionellen Harnsäure-Clearance).
• Dass keine Pharmaka eingenommen wurden, die einen Einfluss auf die Bildung und Elimination der Harnsäure haben (Tab. 5.4-5 – Einfluss von Arzneimitteln auf die Harnsäurekonzentration im Serum).

5.4.5.1.3 Klinische Manifestationen der Hyperurikämie

Obwohl die Prävalenz der Hyperurikämie hoch ist, bleiben die meisten Hyperurikämiker klinisch asymptomatisch. Die Häufigkeit der Komplikationen korreliert jedoch mit der Höhe des Harnsäure im Serum (Tab. 5.4-7 – Häufigkeit der Arthritis urica in Abhängigkeit von der Harnsäure im Serum) und der Höhe der Harnsäure Ausscheidung (Tab. 5.4-6). Nach den 2018 updated European League Against Rheumatism evidence-based recommendations for the diagnosis of gout ist der Nachweis von Monouratkristallen in Aspiraten von Gelenken oder von Tophi der Goldstandard zur Diagnostik der Gicht. Das bedeutet, dass die Diagnose der Gicht auch während der asymptomatischen interkritischen Periode oder zwischen zwei Gichtanfällen, der sogenannten interkritischen Gicht erhoben werden kann.

Klinische Manifestationen der Hyperurikämie sind /17/:

• Akute Gichtarthritis.
• Interkritische Gicht.
• Tophöse, oft primär chronische Gicht mit Weichteil- und Knochentophi einhergehend.
• Nierenbeteiligung bei Gicht wie Nephrolithiasis, interstitielle Urat-Nephropathie (Gichtniere) mit Hypertonie, sowie die obstruktive Harnsäurenephropathie.
• Assoziation mit Hypertonie, metabolischen Syndrom und koronarer Herzkrankheit.

Akute Gichtarthritis

Die akute Gichtarthritis geschieht durch Niederschläge von Natriumonomurat in Gelenken und entwickelt sich wie folgt:

• Asymptomatische Niederschläge von Natriumurat, die Patienten haben zwar Kristallniederschäge in den Gelenken, aber keine Beschwerden
• Niederschläge von Uratkristallen in den Gelenken in Kombination mit Schmerzen (akute Gichtarthritis).

Die akute Attacke tritt ohne Provokation nach 20–40 jährig bestehender Hyperurikämie auf oder kann durch eine der in Tab. 5.4-4 – Klassifizierung der Hyperurikämien genannten, die Harnsäure erhöhende Ursachen, induziert werden.

Klinisches Symptom ist die akute hoch schmerzhafte Monarthritis, vorwiegend des ersten Grundgelenks einer Großzehe (Podagra). Der Schmerz hält oft eine Woche an und ist selbst limitierend. Während des Anfalls kann die Harnsäure im Serum normal sein, der optimale Zeitpunkt zur Bestimmung der Harnsäure ist 2–3 Wochen nach dem akuten Anfall. Da häufig Urikämien im Rahmen eines Check up schon früh erkannt werden, ist durch entsprechend ärztlich verordnete Maßnahmen die Häufigkeit der akuten Gichtarthritis zurückgegangen.

Interkritische Gicht

Es handelt sich um den Zustand nach dem akuten Gichtanfall, in dem der Patient in einem beschwerdefreien Intervall lebt. Wird eine prophylaktische Therapie unterlassen, können die Abstände zwischen den Gichtanfällen immer kürzer und die Anfallsdauer länger werden. Mehr Gelenke werden in die Erkrankung mit einbezogen, auch kann sich eine tophöse Gicht entwickeln. Klinisch zeigt die interkritische Gicht selten Tophi, häufig jedoch röntgenologisch erkennbare knöcherne Destruktionen.

Tophöse Gicht

Tophi sind knotige Massen aus Mononatriumurat Kristallen, die sich in Knochen, meist in Gelenknähe, in Knorpel, Schleimbeuteln und Sehnenscheiden ablagern. Diese Form tritt auch primär chronisch, also ohne vorangehende akute Gichtarthritis auf. Sie beginnt bevorzugt im höheren Lebensalter, manifestiert sich polyartikulär, besonders an den unteren Gelenken, und betrifft häufig auch Frauen /18/.

Nephrolithiasis

30–40 % der Patienten mit akutem Gichtanfall haben eine Nierensteinanamnese. Auch etwa 40 % der Patienten mit myeloproliferativen Erkrankungen entwickeln Nierensteine. Nicht alle Nierensteine des Hyperurikämikers sind aber Uratsteine.

Bei der Gicht korreliert die Prävalenz der Nephrolithiasis mit der Höhe der Harnsäure im Serum und der Harnsäure Ausscheidung im Urin. Etwa 85 % der Nierensteine bei Hyperurikämikern enthalten Harnsäure. Siehe auch Tab. 5.4-8 – Häufigkeit der Nephrolithiasis in Abhängigkeit von der Harnsäurekonzentration im Serum und der Harnsäure-Clearance.

Uratsteine resultieren aus einer Übersättigung des Urins mit undissoziierter Harnsäure. Eine Hyperurikosurie kann vorliegen. Die wesentlichen Ursachen der Uratsteinbildung sind ein niedriger Urin-pH und ein geringes Urinvolumen, nicht aber die Hyperurikosurie /19/. Bei etwa 90 % der Uratsteinträger hat die erste Morgenurinprobe einen pH unter 5,7 und bei vielen ist der mittlere pH sogar 5,5 /20/. Alle Patienten mit Gichtdiathese haben eine vermehrte Belastung des Glomerulumfiltrats mit Harnsäure und einen sauren Urin, jedoch nur 28 % entwickeln Uratsteine unter purinarmer Kost /21/. Neben der Gicht führen andere Ursachen, die mit der Bildung eines sauren Urins einhergehen, wie starke körperliche Arbeit und Dehydratation, ebenfalls zur Uratsteinbildung. Bei Patienten mit Ileostoma und Enteritis regionalis soll Dehydratation der wesentliche Faktor sein /19/.

Urat-Nephropathie /22/

Bei dieser, auch als Gichtniere bezeichneten Nephropathie, handelt es sich um eine Manifestation der chronischen Gicht. Im medullären Interstitium und den Markpyramiden sind Kristalle aus Mononatriumurat ausgefallen und haben zu entzündlichen Veränderungen geführt. Die Urat-Nephropathie geht mit einer Einschränkung der glomerulären Filtrationsrate, Proteinurie und Hypertonie einher.

Akute Harnsäurenephropathie /23/

Es handelt sich um ein akutes postrenales obstruktives Nierenversagen durch Ausfällung von Uratkristallen in den Tubuli und Sammelrohren auf Grund einer akuten massiven Harnsäure Überproduktion. Begünstigt wird die akute Harnsäurenephropathie durch Dehydratation und Azidose. Befunde sind eine Hyperurikämie über 12 mg/dl (714 μmol/l) und ein Harnsäure/Creatinin-Quotient im Spontanurin über 1,0. Bei anderen Formen des akuten Nierenversagens ist der Quotient unter 1,0.

Die akute Harnsäurenephropathie kommt bei Blastenkrisen akuter Leukosen vor oder während ihrer Therapie mit Zytostatika. Sie kann auch zu Beginn einer urikosurischen Therapie auftreten, wenn wichtige Konzepte der Therapie wie ausreichende Flüssigkeitszufuhr, Neutralisierung des Harnes und einschleichende Therapie mit einem Urikosurikum unbeachtet bleiben.

5.4.5.1.4 Therapie der Hyperurikämie

Ziele in der Behandlung von Patienten mit Hyperurikämie und Gicht sind /24, 13/:

• Die Beendigung der akuten Gichtattake. Bei den meisten Patienten mit akuten Attacken, bei denen die Diagnose anhand einer Gichtkristall Arthropathie durch Gelenkpunktion gesichert ist, erfolgt die Behandlung mit nichtsteroidalen antiphlogistischen Medikamenten (NSAID). Sie haben gegenüber dem Colchicin nicht so viele Nebenwirkungen und die Wirkdauer ist länger. Andere Alternativen sind Kortikosteroide oder ACTH. Alle diese Medikamente helfen den akuten Schmerz zu beseitigen. Sie korrigieren aber weder die Ursache der Hyperurikämie, noch die Ablagerung von Uratkristallen in den Geweben. Die Therapie mit Colchicin wird bei Patienten bevorzugt, bei denen der Nachweis einer Gichtkristall Arthropathie nicht erfolgte.
• Weitere Gichtattacken zu vermeiden und Komplikationen der Gicht rückgängig zu machen. Die Wahrscheinlichkeit einer erneuten Gichtattacke innerhalb eines Jahres beträgt 78 %, innerhalb von 5 Jahren 89 %. In dieser Zeit vergrößern sich die Gichttophie kontinuierlich, lösen eine destruktive inflammatorische Antwort in den Geweben aus und führen zur Zerstörung von Knorpel und Knochen. Der Harnsäurepool des Organismus nimmt kontinuierlich zu. Zur Korrektur dieser Komplikationen muss der Harnsäurepool wieder normalisiert werden. Dazu ist eine Senkung der Harnsäure im Serum unter 6,8 mg/dl (404 μmol/l), besser unter 5,0 mg/dl (297 μmol/l) erforderlich. Eine Senkung der Konzentration auf z.B. nur 8 mg/dl (476 μmol/l) ist ungenügend, da nur die Rate, mit der sich Gichttophi entwickeln, verlangsamt wird, nicht aber eine Senkung des Harnsäurepools erfolgt. Die medikamentöse Therapie mit spezifisch die Harnsäure senkenden Medikamenten mit Xanthinoxidasehemmern wie Allopurinol beginnt 2–3 Wochen nach dem akuten Gichtanfall. Patienten für die Therapie mit urikosurischen Medikamenten wie Sulfinpyrazon und Probenizid sind unter 60 Jahre, haben eine Creatinin-Cleareance über 80 [ml × min^–1 × (1,73 m²)^–1], eine Harnsäureausscheidung unter 800 mg (4,76 mmol)/24 h, halten eine entsprechende Diät ein (meiden von Innereien, Meeresfrüchten und Fructose-haltigen Getränken) und haben keine Nierensteine.
• Assoziierte Konditionen, die eine Hyperurikämie und Gicht mit verursachen zu beseitigen. Dazu gehören Kriterien des metabolischen Syndroms wie Obesitas, Hypertonie, Hypertriglyzeridämie und Insulinresistenz. Außerdem muss übermäßiger Alkoholkonsum vermieden werden.
• In Tab. 5.4-9 sind Erkrankungen, die mit einer Hyperurikämie einhergehen aufgeführt, in Tab. 5.4-10 Assoziationen der Hyperurikämie mit anderen Erkrankungen.

5.4.5.2 Hypourikämie

Die Hypourikämie ist ein Zustand mit Harnsäure im Serum ≤ 2 mg/dl (119 μmol/l) definiert. Die Prävalenz beträgt 0,2–0,5 % bei ambulanten Patienten und im klinischen Krankengut etwa 1 %. Hypourikämien sind gewöhnlich klinisch unauffällig, es handelt sich um zufällige Befunde /26/.

Hypourikämien können bedingt sein durch:

• Eine verminderte Bildung von Harnsäure. Diese metabolische Hypourikämie wird bei der hereditären Xanthinurie, dem hereditären Purinnukleosid-Phosphorylase Mangel und unter Therapie mit Allopurinol gefunden.
• Die vermehrte renale Harnsäure Ausscheidung. Ursachen sind urikosurische Medikamente, das Syndrome of Inappropriate Secretion of Antidiuretic Hormone (SIADH), das Fanconi Syndrom, maligne Erkrankungen, AIDS, schwerer Leberschaden, schwere Verbrennungen, Diabetes mellitus und das hypereosinophile Syndrom.
• Eine Kombination von metabolischer und renaler Hypourikämie.

Siehe auch Tab. 5.4-11 – Erkrankungen und Konditionen, die mit einer Hypourikämie einhergehen.

Die meisten Hypourikämien sind durch Medikamente bedingt, die mit dem renal tubulären Harnsäuretransport interferieren /27/. Es handelt sich um Acetohexamide, Allopurinol, Azathioprin, Bis-Hydroxycumarin, Clofibrat, Kontrastmittel, Fenofibrat, Fenoprofen, Guaifenesin, Halogenate, Losartan, Phenylbutazon, Probenicid, Salizylate, Tienilinsäure. Nach Absetzen dieser Medikamente kommt es innerhalb von 14 Tagen zur Normalisierung der Harnsäure.

5.4.6 Hinweise und Störungen

Blutentnahme

Sollte, wenn möglich, nüchtern und morgens erfolgen, nicht nach stärkerer Muskelarbeit und nach intensiver Sonnenbestrahlung, da es zu nicht unerheblichen Anstiegen kommen kann. Ein übliches kontinentales Frühstück führt zu keiner wesentlich erhöhten Harnsäure. Ein zirkadianer Rhythmus der Harnsäure besteht nicht, aber Tageschwankungen.

Antikoagulantien und Stabilisatoren

EDTA, Citrat, Oxalat, Natriumfluorid, Zyanid, Formaldehyd und Oxonsäure verursachen über eine Hemmung der Urikase erniedrigte Werte.

Bestimmungsmethode

Keine Störungen durch Arzneimittel erfahren Methoden, die eine direkte Abnahme der Harnsäure spektrometrisch bei 293 nm messen wie die vorgeschlagene Referenzmethode. Nachteilig bei dieser Methode ist jedoch das niedrige Verhältnis Signal/Untergrund bei dieser Wellenlänge.

Methoden, die in einer gekoppelten Reaktion entstehendes H₂O₂ messen, können generell gestört werden auf Grund von Lichtstreuung durch Trübungen der Probe, durch spektrale Interferenzen von Bilirubin und Hämoglobin, durch reduzierende Substanzen wie Ascorbinsäure oder Substanzen vom Phenoltyp, die denen des O₂-Akzeptors ähneln /1/. Die Trinder Reaktion erbringt zu niedrige Werte in der Gegenwart von Calciumdobelisat und α-Methyl-Dopa. Homogentisinsäure über 50 mg/l bewirkt erhöhte Werte bei der Aldehyd-Dehydrogenase Methode und verursacht eine Pseudohypourikosurie in der Uricase-Peroxidase Reaktion /48/.

Die vermehrte Ausscheidung von Homogentisinsäure tritt auf bei der Alkaptonurie. Es handelt sich um eine hereditäre Erkrankung, bedingt durch einen Defekt des Enzyms Homogentisinsäure-Dioxigenase (EC 1.13.11.5), wodurch Homogentisinsäure vermindert zu 4-Maleylacetoacetat umgesetzt wird.

Referenzbereich

Bei Männern werden die Plateauwerte der Harnsäure im Alter von 20–24 Jahren erreicht und bleiben bei gleich bleibendem Gewicht im Laufe des Lebens konstant. Frauen haben einen Anstieg in der Altersspanne von 15–19 Jahren, dann ein Plateau bis zur Menopause und danach einen erneuten Anstieg /49/.

Die niedrigere Harnsäure bei Frauen gegenüber Männern beruht auf einer höheren Harnsäure Clearance. Unter isoenergetischer Formeldiät wurden im Stoffwechselgleichgewicht für Versuchspersonen zwischen 19 und 32 Jahren eine Harnsäure von 3,0 ± 0,5 mg/dl (178 ± 30 μmol/l) bei Frauen und 4,1 ± 0,7 mg/dl (244 ± 42 μmol/l) bei Männern ermittelt /49/. Frauen, die orale Ovulationshemmer einnehmen, haben eine niedrigere Harnsäure als die der gleichen Altersgruppe ohne Ovulationshemmer /6/. Kaukasier haben eine höhere Harnsäure als Schwarze /50/.

Interferenzen

IgM monoklonale Gammopathien können durch Präzipitation in H₂O₂-gekoppelten Reaktionen die Bestimmung stören /51/.

Bei der Bestimmung von Harnsäure im Urin müssen kühl gelagerte Proben 60 min bei 37 °C oder 10 min bei 60 °C erwärmt werden, da sonst um 20 % zu niedrige Werte bestimmt werden, da ein Teil des präzipitierten Natriummonourats nicht in Lösung geht /52/.

Stabilität

Bei Raumtemperatur 3 Tage.

5.4.7 Pathophysiologie

Der Gesamtgehalt des Organismus an Harnsäure (C₅H₄N₄O₃) wird als Harnsäurepool bezeichnet und beträgt etwa 1 g. Obwohl die Synthese und Verstoffwechslung von Purinen in allen Geweben stattfindet, läuft die Harnsäuresynthese nur in Xanthinoxidase enthaltenden Geweben ab, vorwiegend der Leber und dem Dünndarm. Siehe Abb. 5.4-2 – Wesentliche enzymatische Schritte in der Regulation des Purinstoffwechsels.

Die Aufnahme von Harnsäure in den Pool setzt sich zusammen aus endogener Synthese, etwa 350 mg/Tag, und der Purinzufuhr aus der Nahrung von über 300 mg/Tag /44/.

Die Elimination von Harnsäure erfolgt zu über 80 % über die Nieren und zu weniger als 20 % über den Darm. Die physiologische, tägliche renale Ausscheidung beträgt bis zu 800 mg (4,76 mmol). Die über Speichel, Magensaft, Galle und Pankreassaft in den Dickdarm gelangende Harnsäure wird bakteriell zu CO₂ und NH₃ abgebaut.

Im Plasma liegt die Harnsäure bei pH 7,4 überwiegend ionisiert vor, in Form des Mononatriumurates und Monokaliumurates, nur ein geringer Anteil als freie Säure. Das Löslichkeitsprodukt der Salze liegt bei 8,4 mg/dl (500 μmol/l), das der freien Säure bei 6,8 mg/dl (400 μmol/l). Ein Niederschlag von Uraten, besonders in den weniger durchbluteten Geweben, erfolgt durch einen Anstieg der Harnsäure, durch Abkühlung oder durch pH-Verschiebung in Richtung Azidose.

Die Hyperurikämie ist der Indikator eines vergrößerten Harnsäurepools, der die Folge einer Überproduktion, einer verminderten Ausscheidung oder die Kombination von beiden sein kann. Der Pool kann bis auf 30 g Harnsäure erhöht sein /11/.

Ursache der primären Hyperurikämie ist zu 99 % eine selektive Störung der renalen Harnsäure Elimination. Bei Gesunden beträgt die Harnsäure-Clearance 8–10 ml/min, etwa 6–12 % der glomerulär filtrierten Harnsäure erscheinen im Urin. Im proximalen Tubulus wird die glomerulär filtrierte Harnsäure nahezu vollständig zurückgenommen und im weiteren Verlauf des Tubulus wieder sezerniert und teilweise rückresorbiert. Es wird angenommen, dass bei primärer Hyperurikämie die tubuläre Sekretion der Harnsäure gestört ist.

Weniger als 1 % der primären Hyperurikämien sind auf eine vermehrte endogene Harnsäurebildung zurückzuführen. Ursachen können Enzymdefekte im Harnsäurestoffwechsel oder eine gesteigerte Enzymaktivität sein, z.B. der PRPP-Synthetase ().

Beim X-chromosomal-rezessiv vererbten Lesch-Nyhan Syndrom liegt eine mangelnde Aktivität der Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyl-Transferase (HGPRT) vor. Das Enzym ist für die Resynthese von Adenosinmonophosphat (AMP) und Guanosinmonophosphat (GMP) aus Purinbasen verantwortlich, die beim endogenen Abbau von DNA und RNA freigesetzt werden. Fehlende HGPRT Aktivität geht mit verminderter intrazellulärer Konzentration von AMP und GMP einher. Dadurch wird die Endprodukthemmung beider Nukleotide auf das die de novo-Synthese von Nukleotiden katalysierende Enzym Adenosin-Phospho-Ribosyl-Transferase (APRT) aufgehoben, und die Neusynthese von Purinen aus 5-Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat wird begünstigt. Als Folge läuft eine verstärkte de novo-Purinsynthese ab, die das 20 fache des Normalen betragen kann, den Harnsäurepool stark vermehrt und zu einer 3–4 fach erhöhten Harnsäure Ausscheidung führt /47/.

Für die akute Urat-Nephropathie wie sie beim Tumorlyse Syndrom auftritt sind Uratkristall abhängige und Uratkristall-unabhängige Mechanismen verantwortlich /53/:

• Folge des Uratkristall abhängigen Mechanismus ist die Tubulusblockade durch Harnsäureablagerung. Harnsäure ist mit einem pK_a von 5,75 eine schwache Säure. Bei einem pH von 5,0 ist Harn schon bei einer Konzentration von 15 mg/dl (892 μmol/l) mit Harnsäure gesättigt, bei einem pH von 7,0 erst bei 200 mg/dl (11,9 mmol/l). Im Lumen des distalen Tubulus und im Sammelrohr kann bei konzentriertem sauren Urin Harnsäure ausfallen und zur Tubulusblockade führen. Es wandern Granulozyten ein, und im Rahmen einer sterilen Entzündung entsteht als Spätfolge eine interstitielle Nephritis. Im Interstitium bilden sich Urat Mikrotophi. Dabei fällt, in Abhängigkeit von der interstitiellen Harnsäure, deren Spiegel die Konzentration im Serum ist, Mononatriumurat in Form charakteristischer Nadeln aus.
• Die Uratkristall unabhängigen Mechanismen werden durch akute Veränderungen in der Autoregulation des renalen Blutflusses in Gang gesetzt. Eine verminderte renale Perfusion führt zur Gewebshypoxie und die nachfolgende Schädigung durch Reperfusion zu einer inflammatorischen Antwort. Die geschädigten Zellen setzen Zytokine und Chemokine frei, Adhäsionsmoleküle werden exprimiert und es resultiert eine Ansammlung von Granulozyten und Monozyten in den peritubulären Kapillaren. Dadurch wird die renale Perfusion weiter vermindert und es kommt zu vaskulären und tubulären Schädigungen mit Ausbildung einer Niereninsuffizienz.

Die Vermehrung der Nahrungspurine spielt für die durch Enzymdefekte verursachte Hyperurikämie keine wesentliche Rolle, sie ist jedoch einen fördernden Faktor der Manifestation der Gicht.

Sekundäre Hyperurikämien beruhen auf einer Belastung des Organismus mit Purinen. Sie können endogen oder exogen bedingt sein.

Die Grenze zwischen primärer und sekundärer Hyperurikämie ist nicht immer eindeutig, denn oft wird eine erblich bedingte Gicht Disposition erst durch weitere Einflüsse manifest, z.B. Belastung mit Purinen oder im Verlaufe anderer Grundkrankheiten.

Steigende Zufuhr von Purinkörpern mit der Nahrung führt zu einem Anstieg der Harnsäure im Serum. Die Höhe des Anstiegs ist abhängig von der Art der aufgenommenen Purinkörper. AMP und GMP bewirken, als Nukleotide aufgenommen, einen höheren Anstieg der Harnsäure als in der Form von RNA und DNA. RNA führt bei gleicher Zufuhrmenge zu einem doppelt so hohen Harnsäureanstieg als DNA, auf Grund der besseren Hydrolysierbarkeit. RNA wird zu 60 %, DNA nur zu 30 % enteral resorbiert.

Die Verabreichung von Zuckern wie Fructose, Sorbit und Xylit führt zur Erhöhung der Harnsäure im Serum. Als Ursache wird eine Zunahme der de novo Purinsynthese und eine gesteigerte Harnsäurebildung aus präformierten Purinkörpern angenommen.

Fasten verursacht einen raschen Anstieg von Harnsäure, da zum einen die endogene Purinbildung durch den Abbau körpereigener Substanz zunimmt, zum anderen die renale Sekretion von Harnsäure durch die auftretende Azidose vermindert ist.

Alle mit Azidose einhergehenden Zustände reduzieren die renale Harnsäure Ausscheidung.

Urat wirkt in vivo als Antioxidans und verhindert die zerstörende Wirkung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) auf Proteine, Lipide und Desoxyribonukleinsäuren. Es wird vermutet, dass eine erhöhte Harnsäure unter bestimmten Bedingungen auch oxidativ wirkt.

So gibt es von dem Enzym Xanthinoxidase, das die beiden Purine Xanthin und Hypoxanthin zu Harnsäure umsetzt, zwei Isoformen. Eine, die Dehydrogenase Form, bildet Harnsäure und NADH₂. Die andere, die Oxidase Form, generiert Harnsäure und H₂O₂. Unter Ischämie und Gewebehypoxie findet eine verstärkte Konversion von der Dehydrogenase-Form in die Oxidase-Form statt und es werden vermehrt ROS gebildet /54/.

Die Ausscheidung der Harnsäure erfordert spezielle Transporter, die in den proximalen Tubuluszellen der Nieren, in den Enterozyten des Darmes und den glatten Muskelzellen der Gefäße lokalisiert sind. Ihre Rolle in der Homöostase der Harnsäure ist bisher noch ungeklärt /55/.

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5.5 Ketonkörper

Lothar Thomas

Acetacetat (AcAc), β-Hydroxybutyrat (β-HB) und Aceton sind Ketonkörper. Sie entstehen bei der Ketogenese, einem mitochondrialen Prozess, bei dem Acetyl-CoA, das aus der β-Oxidation von Fettsäuren stammt, in AcAc überführt wird. Ein kleiner Teil des AcAc unterliegt der spontanen Decarboxylierung und wird in Aceton umgewandelt. Der größte Teil wird, katalysiert von der β-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase (β-HBDH) in β-HB überführt (Abb. 5.5-1 – Umwandlung des Ketonkörpers Acetacetat in β-Hydroxybutyrat und Aceton). Das Verhältnis der Ketonkörper im Blut ist vom Redoxstatus der Zellen abhängig. Bei gesunden Personen mit normaler Ernährung liegen Acetacetat und β-HB in etwa äquimolarem Verhältnis vor. Der Anteil von Aceton beträgt unter 5 %.

Der Nachweis von Ketonkörpern kann im Blut und Urin erfolgen. Bei normaler Ernährung ist die Kapazität der Gewebe zur Oxidation der Ketonkörper ausreichend, um die von der Leber freigesetzten Mengen umzusetzen. Das ist nicht mehr der Fall bei ungenügender Zufuhr von Kohlenhydraten, im Hungerzustand und bei schlecht eingestelltem Diabetes mellitus.

5.5.1 Indikation

Abgrenzung von Hyperglykämien mit und ohne metabolischer Azidose von anderen Azidosen mit erweiterter Anionenlücke, z.B.:

• Diabetische Ketoazidose (Coma diabeticum).
• Hyperglykämisches hyperosmolares nicht ketotisches Syndrom.
• Alkoholische Ketoazidose.
• In Kombination mit der Lactat Bestimmung zur Abgrenzung gegenüber Lactatazidose und Azidosen bei Sepsis, Schock, Intoxikation (CO, Zyanid, Salizylate), schweren Hypoxämien, Konvulsionen, Malignomen (Lymphome).
• Intoxikation mit Äthylersatzstoffen (Glykol, Methanol).
• Urämie.

Als Screening in Kombination mit Glucose und Lactat bei Verdacht auf angeborene Störung des Stoffwechsels bei Neugeborenen und im Kindesalter.

5.5.2 Bestimmungsmethode

Obwohl die quantitative Bestimmung von allen drei Ketonkörpern im Serum und Urin möglich ist, haben sich aus praktischen Erwägungen durchgesetzt:

• Die quantitative Bestimmung von β-HB im Serum.
• Die kombinierte Bestimmung von β-HB und AcAc, auch sequentiell zur Differenzierung beider.
• Im Urin, Schnelltests zur Bestimmung der Ketonkörper, die auch im verdünnten Serum angewendet werden können.

Quantitative β-Hydroxybutyrat (β-HB)-Bestimmung

Prinzip: β-HB wird in Gegenwart von NAD, katalysiert von der β-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase (β-HBDH), in Acetacetat (AcAc) und NADH umgesetzt. Gemessen wird die Zunahme von NADH im optischen Test. Da das Gleichgewicht der Reaktion auf der Seite des β-HB liegt, wird zu dessen Bestimmung das AcAc, z.B. mittels Hydrazin, als Hydrazon gebunden und aus dem Gleichgewicht der Reaktion entfernt /1/.

In einem kommerziellen Kärtchentest katalysiert Diaphorase die Reduktion von Nitroblautetrazolium (NBT) durch NADH unter Bildung eines blauen Produktes, dessen Extinktion gemessen wird.

Quantitative Bestimmung der Gesamt-Ketonkörper

Prinzip: β-HB und AcAc werden als Gesamt-Ketonkörper in einer Recycling Reaktion bestimmt. Serum oder Plasma wird mit Thio-NAD und β-HBDH inkubiert. AcAc wird zu β-HB und NADH zu NAD umgesetzt. Dann wird wieder β-HB zu AcAc umgewandelt und aus Thio-NAD wird Thio-NADH gebildet. Die Zunahme von Thio-NADH wird photometrisch gemessen /2/. Sie ist abhängig von der Konzentration der Gesamt-Ketonkörper in der Probe. Auch die isolierte Bestimmung von β-HB ist möglich. Dazu wird in einer zuvor stattfindenden Reaktion das AcAc in Aceton umgewandelt. Siehe Abb. 5.5-2 – Prinzip der Gesamt-Ketonkörper-Bestimmung mit einer Recycling-Methode.

Getrennte Bestimmung von β-Hydroxybutyrat und Acetacetat

Prinzip: Katalysiert durch die β-HBDH werden AcAc und β-HB in getrennten Ansätzen bestimmt. In ersten Ansatz wird AcAc in β-HB umgewandelt und die Gesamtmenge der Ketonkörper bestimmt. In einem zweiten Ansatz wird nur β-HB gemessen. Die Konzentration von AcAc wird über die Extinktionsdifferenz aus Ansatz 1–2 ermittelt. In einer Indikator Reaktion wird aus dem entstehenden NADH, katalysiert durch die NADH-Oxidase, H₂O₂ generiert. Dies oxidiert in einer Peroxidase katalysierten Reaktion ein Chromogen, dessen Entstehung photometrisch gemessen wird /3/.

Semiquantitative Bestimmung von Ketonkörpern im Urin oder Serum (Schnelltest)

Prinzip: AcAc und Aceton reagieren im alkalischen Milieu mit Nitroprussidnatrium und Glycin unter Ausbildung eines violetten Farbkomplexes. Die Reaktion erfasst nur AcAc und Aceton, nicht β-HB. Die Nachweisempfindlichkeit beträgt für AcAc 50 mg/l und 500 mg/l für Aceton. Der Streifentest erlaubt die Ablesung mehrerer Konzentrationsbereiche der Ketonkörper. Er kann auch zur semiquantitativen Bestimmung im Serum und Plasma, eingesetzt werden. Es sollte eine 1 : 2-Verdünnung der Probe mit physiologischer Kochsalzlösung eingesetzt werden /4/.

5.5.3 Untersuchungsmaterial

• Vollblut (Probe sofort nach Entnahme in gleiches Volumen 0,6 mol/l kalter Perchlorsäure geben): 0,1–1 ml
• Serum, Plasma (wenn nur β-HB bestimmt wird): 1 ml

5.5.4 Referenzbereich

Siehe Tab. 5.5-1 – Referenzbereiche für Ketonkörper.

5.5.5 Bewertung

Die Bestimmung von Ketonkörpern und der Anionenlücke ermöglichen die Differenzierung verschiedener Typen der metabolischen Azidose, und zwar solche mit normaler und erweiterter Anionenlücke /6/.

Berechnung der Anionenlücke

Anionenlücke (mmol/l) = [Na⁺] – ([Cl^–] + [HCO₃^–]),

Referenzbereich 8–16 mmol/l.

Metabolische Azidosen mit normaler Anionenlücke

Sie gehen mit einer Hyperchlorämie einher. Ursachen können systemische Infektionen, eine renale tubuläre Azidose, die Einnahme von Carboanhydrase Hemmern und die hyperkaliämische Azidose sein.

5.5.5.1 Metabolische Azidose mit erweiterter Anionenlücke

Diese Azidose Typen gehen mit einer Normochlorämie oder gelegentlich einer Hypochlorämie einher und können resultieren aus:

• Ketoazidosen; Acetacetat und β-Hydroxybutyrat sind erhöht, z.B. bei diabetischer und alkoholischer Ketoazidose und angeborenen Störungen des Stoffwechsels wie den Organoazidurien.
• Lactatacidosen; Erhöhung von Lactat, z.B. bei Perfusionsstörung der Gewebe und den kongenitalen Lactatazidosen (siehe Beitrag 5.6).
• Urämien; verminderte Ausscheidung von Säuren wie Phosphate und Sulfate.
• Rhabdomyolysen; vermehrte Freisetzung schwefelhaltiger Aminosäuren.
• Intoxikation mit Salizylaten und Äthylersatzstoffen wie Äthylenglykol, Formaldehyd, Toluol, Methanol.

5.5.5.2 Ketoazidose

Die Ketonkörper β-HB und AcAc liegen bei physiologischem pH als Anionen im Plasma vor. Die H⁺ der Ketonkörper werden durch HCO₃^– gepuffert und vermindern deren Konzentration, es resultiert eine metabolische Azidose. Da HCO₃^– als gemessene Anionen durch die nicht gemessenen Ketoanionen ersetzt werden, vergrößert sich die Anionenlücke. Die Retention der Ketoanionen, die zu einer Zunahme der Anionenlücke führt, entspricht dem Abfall der HCO₃^–-Konzentration im Plasma. Die fraktionelle Reabsorption der beiden Ketoanionen in der Niere beträgt nur 75–85 %. Deshalb tritt eine Ketonurie bei einer verstärkten Ketonkörperbildung auf, denn die Menge der Ketonkörper die glomerulär filtriert wird und diejenigen die reabsorbiert werden kann, differiert. Die Ausscheidung von Ketonkörpern im Urin ist somit direkt von der glomerulären Filtrationsrate abhängig /7/.

Bei intakter Nierenfunktion besteht deshalb eine quantitative Beziehung zwischen Ketonämie und Ketonurie. Bei Vorliegen einer Ketonämie (β-HB und AcAc) ab 8 mg/dl (0,8 mmol/l) zeigen die Schnelltests im Urin ein einfach positives Ergebnis, ab 13 mg/dl (1,3 mmol/l) ein 3 fach positives /8/. Der Nachweis einer Ketose mittels Schnelltest im Urin kann problematisch sein. Schnelltests sprechen nur auf AcAc und Aceton, nicht aber auf β-HB an. Das Verhältnis der Ketonkörper im Blut ist vom Redoxstatus der Zelle abhängig. So ist bei schwerer Ketoazidose, auf Grund eines NADH-Überschusses, das Verhältnis β-HB zu AcAc zu Gunsten des ersteren verschoben, z.B. 6 : 1.

Die Konzentration von AcAc kann im Urin nur schwach nachweisbar sein, obwohl der Patient klinisch eine schwere Symptomatik zeigt. Unter Therapie bessert sich das klinische Bild, der Überschuss von NADH nimmt ab, es wird nicht mehr soviel AcAc in β-HB umgewandelt und erscheint nun verstärkt im Urin. Es liegt dann die paradoxe Situation vor, dass die Besserung des klinisches Bildes von einer scheinbar verstärkten Ketonurie begleitet wird. Deshalb spiegelt nur die quantitative Bestimmung von β-HB, besser noch von β-HB und AcAc im Serum den Verlauf einer Ketose wider. Wichtige Ketoazidosen sind:

• Diabetische Ketoazidose (Tab. 5.5-2).
• Alkoholische Ketoazidose (Tab. 5.5-3).
• Azidose bei Glykogen Speicherkrankheiten.

5.5.5.3 Diabetische Ketoazidose (DKA)

Die DKA ist eine metabolische Störung, resultierend aus drei gleichzeitig bestehenden Abweichungen: Hyperglykämie, hohe Ketonkörperbildung und Azidose. 25–40 % der Kinder mit Diabetes Typ 1 haben bei Erstmanifestation eine DKA und bei erwachsenen Diabetikern entsteht sie in Folge einer weiteren Erkrankung durch eine schlechte Compliance oder Fehler der Insulindosierung (Insulinpumpe). Die drei wesentlichen Merkmale der DKA sind Hyperglykämie, Ketonämie/Ketonurie und metabolische Azidose /9/. Neben dem Diabetes Typ 1 ist der sogenannte Ketosis prone diabetes eine Form, die mit der Bildung von Ketonkörpern einhergeht. Diese Form steht zwischen dem Typ 1 und dem Typ 2. Etwa die Hälfte der Patienten hat bei Erstmanifestation keine Autoantikörper, aber eine fehlende β-Zellreserve und Ketose /10/.

Von der DKA wird das hyperglykämische hyperosmolare nicht ketotische Syndrom (HHNS) abgegrenzt. Merkmale der HHNS sind eine schwere Hyperglykämie, eine erhöhte Serumosmolalität und eine ausgedehnte Dehydratation bei fehlender Ketoazidose. Etwa 20 % der Patienten mit DKA oder HHNS werden im komatösen Zustand in die Klinik eingewiesen /10/.

HHNS und DKA repräsentieren die entgegen gesetzten Seiten des Spektrums des dekompensierten Diabetes mellitus und unterscheiden sich:

• Im Zeitpunkt des Auftretens (DKA jugendliche Typ 1-Diabetiker, HHNS ältere Diabetiker Typ 2).
• Dem Ausmaß der Dehydratation (DKA gering bis moderat, HHNS stark).
• In der Schwere der Ketose (DKA moderat bis stark, HHNS keine).

Laborbefunde zur Unterscheidung von DKA und HHNS sind aufgeführt in Tab. 5.5-4 – Differentialdiagnostik von Coma diabeticum, HHNS und Azidosen.

5.5.5.4 Alkoholische Ketoazidose (AKA)

Leitbefunde der AKA sind eine metabolische Azidose mit erweiterter Anionenlücke, welche in der Regel von einer kompensatorischen respiratorischen Alkalose mit tiefem PCO₂ begleitet wird /12/.

5.5.5.5 Azidose bei Glykogen Speicherkrankheit

Bei den Glykogen Speicherkrankheiten, insbesondere der Glykogenose Typ I (von Gierke-Erkrankung) liegt eine verminderte hepatische Synthese von Glucose vor. Schon nach kurzem Fasten kommt es zur Hypoglykämie, Lactatazidose und Ketonämie. Beim Typ IV treten Hypoglykämie und Ketonämie nur selten auf, beim Typ VI gelegentlich, diese ist aber dann von milder Natur /13/.

5.5.6 Hinweise und Störungen

Nachweisempfindlichkeit der Schnelltests

Schnelltests im Urin messen mit der Nitroprussidnatrium-Methode. Die Nachweisempfindlichkeit beträgt für AcAc 50 mg/l und für Aceton 500 mg/l; β-HB wird nicht detektiert.

Stabilität

Acetacetat ist labil und wird zu Aceton decarboxyliert. Bei einer Lagertemperatur von –20 °C nimmt die Konzentration um etwa 40 % ab und bei –80 °C um 15 % innerhalb von 40 Tagen /21/. Deshalb muss, wenn Acetacetat bestimmt werden soll, die Probe sofort in Perchlorsäure gegeben werden. β-Hydroxybutyrat ist im Vollblut bei 4 °C bis zu 4 h und im Serum und Plasma bis zu 48 h stabil /23/.

5.5.7 Pathophysiologie

Ketogenese

Die Ketogenese ist ein mitochondrialer Prozess mit dem Ablauf folgender Reaktionen (Abb. 5.5-3 – Pathophysiologie der diabetischen Ketoazidose):

• Zwei Moleküle Acetyl-CoA, die bei der β-Oxidation von Fettsäuren anfallen, bilden, katalysiert von der Acetacetyl-CoA-Thiolase das Zwischenprodukt Acetacetyl-CoA.
• Durch Kondensation eines dritten Acetyl-CoA-Moleküls wird das Schlüsselintermediat β-Hydoxy-β-methylglutary-CoA (HMG-CoA) gebildet, katalysiert durch die HMG-CoA-Synthase.
• HMG-CoA wird dann in Acetacetat und Acetyl-CoA, katalysiert durch die HMG-CoA-Lyase, gespalten.
• Ein Teil des Acetacetats wird durch die β-HBDH zu β-HB in Gegenwart von NADH reduziert. Das Verhältnis AcAc/β-HB ist vom mitochondrialen NADH/NAD-Quotienten abhängig.

Die Ketose entwickelt sich auf dem Boden einer exzessiven Bildung von Acetyl-CoA. So entstehen bei der β-Oxidation aus 1 mol C₁₆-Fettsäuren 8 mol Acetyl-CoA. Dies wird normalerweise enzymatisch mit Oxalacetat, das aus dem Kohlenhydrat Stoffwechsel stammt, zu Citrat kondensiert und im Zitronensäurezyklus verstoffwechselt. Ein Anstieg des Glukagon/Insulin Verhältnisses verstärkt die Fettsäureoxidation und damit die Ketonkörperbildung. Die vermehrte Bildung von Ketonkörpern resultiert aus einer Verminderung:

• Der Verfügbarkeit von Kohlenhydraten, z.B. durch Fasten, häufiges Erbrechen, Alkoholismus, Glykogen Speicherkrankheit,
• Der verminderten zellulären Glucoseaufnahme auf Grund Insulinmangels, z.B. diabetische Ketoazidose.

Diabetische Ketoazidose /18, 19, 20/

Die DKA ist die Folge eines absoluten oder relativen Mangels an Insulin in Kombination mit erhöhter Aktivität gegen regulatorischer Hormone (Glucagon, Katecholamine, Cortisol, Wachstumshormon). Ein absoluter Mangel an Insulin besteht oft bei Kindern mit noch nicht bekanntem Diabetes oder wenn Insulin bedürftige Diabetiker die Gabe von Insulin versäumen. Der relative Mangel an Insulin beruht auf einer Erhöhung gegen regulatorischer Hormone bei Erbrechen, gastrointestinaler Erkrankung mit Durchfall, Trauma oder Sepsis.

Eine niedrige Insulinkonzentration und hohe Konzentrationen gegen regulatorischer Hormone beschleunigen die Entstehung eines katabolen Status mit folgenden Effekten:

• Erhöhte Bildung von Glucose durch die Leber und Nieren durch Glykogenolyse und Glukoneogenese.
• Verminderung der Aufnahme von glucose durch die Muskulatur und das Fettgewebe durch eine Insulinmangel-bedingte verminderte Translokation von (GLUT)4-Glucosetransportern der Zellmembran. Es resultieren Hyperglykämie und Hyperosmolalität. Eine Hyperglykämie mit Überschreitung der Nierenschwelle für Glucose von 180 mg/dl (10 mmol/l) in Kombination mit einer Hyperketonämie bewirkt eine osmotische Diurese mit Dehydratation und den Verlust von Elektrolyten, die oft noch durch Erbrechen verstärkt wird.
• Erhöhte Lipolyse und Ketogenese mit der Folge von Ketonämie und metabolischer Azidose.
• Hemmung der hepatischen Glykolyse. Dabei wird Glucose in Pyruvat umgewandelt, das dann verwendet werden kann für die Synthese von Aminosäuren und Lipiden, die Generation von ATP im Zitronensäure-Zyklus und die Bildung von NAD durch die Umwandlung in Lactat.
• Eine niedrige Konzentration von Insulin aktiviert die Freisetzung freier Fettsäuren aus dem Fettgewebe durch Stimulierung der Hormon sensitiven Lipase. Die freien Fettsäuren werden der Leber angeliefert und dort über die β-Oxidation verstoffwechselt, wobei Ketonkörper anfallen.

Siehe Abb. 5.5-3 – Pathophysiologie der diabetischen Ketoazidose.

Bei Entwicklung der DKA sind das Übergewicht des Glucagons und seine Wirkung am Hepatozyten der wesentliche Faktor für die Entwicklung einer Ketoazidose, denn Glucagon hemmt die Lipogenese und stimuliert die Fettsäureoxidation. Der erste Schritt in der Synthese freier Fettsäuren ist die Umwandlung von Acetyl-CoA in Malonyl-CoA vermittels der Acetyl-CoA-Carboxylase. Die freien Fettsäuren werden entweder zur Lipogenese verwendet oder fallen der mitochondrialen Fettsäureoxidation und der Ketogenese anheim (Abb. 5.5-3 – Pathophysiologie der diabetischen Ketoazidose).

Glucagon hemmt die Acetyl-CoA-Carboxylase und Malonyl-CoA wird vermindert gebildet. Malonyl-CoA ist ein starker Inhibitor der Fettsäureoxidation, denn es hemmt die Carnitin-Palmitoyl-Transferase I (CPT I), die den Transport freier Fettsäuren in das Mitochondrium vermittelt (Abb. 5.5-3). Durch Abfall von Malonyl-CoA bei diabetischer Ketoazidose nimmt die Aktivität der CPT I zu, die Fettsäureoxidation ist verstärkt. Der resultierende Überschuss an Acetyl-CoA wird im Mitochondrium nicht in den Zitronensäurezyklus eingeschleust, sondern geht den alternativen Weg unter Bildung von AcAc und β-HB (Abb. 5.5-3– Pathophysiologie der diabetischen Ketoazidose).

Der Weg der Ketonkörper Bildung kann durch Aktivierung des Kohlenhydratstoffwechsels inhibiert werden. Das geschieht bei Hunger durch Aufnahme einer adäquaten Menge von Kohlenhydraten und bei der DKA durch Insulingabe, wodurch die Zellen Glucose aufnehmen. In beiden Fällen resultiert eine verstärkte Bereitstellung von Oxalacetat, ein Akzeptor, der Acetyl-CoA in den Zitronensäurezyklus einschleust.

Die Insulin antagonisierende Wirkung von Katecholaminen, Cortisol und Wachstumshormon bei der DKA führt zu einer verminderten peripheren Aufnahme von Glucose. Zusätzlich fördern die Katecholamine in Abwesenheit von Insulin den Abbau von Triglyceriden in Adipozyten und erhöhen die Freisetzung von Fettsäuren. Bei der Entwicklung der DKA werden folgende vier Stadien unterschieden /18, 20/:

• Stadium I: Die Insulin stimulierte Aktivierung der Lipoproteinlipase des Gefäßendothels bleibt aus. Triglyceride werden von Very Low Density Lipoproteins (VLDL) nicht abgespalten und in die Fettzellen transportiert. Es resultiert die Hypertriglyzeridämie der DKA. Intrazellulär ist durch Mangel an Insulin die Gewebslipase erhöht, es werden vermehrt Fettsäuren in die Zirkulation abgegeben.
• Stadium II: Die gegen regulatorischen Hormone Glucagon, Katecholamine und Cortisol stimulieren die hepatische Glukoneogenese und Glykogenolyse in der Skelettmuskulatur und hemmen die Aufnahme und Oxidation von Glucose der Gewebe. Das Ergebnis ist in Relation zum Glucoseverbrauch eine verstärkte Glucosebildung, aus der die Hyperglykämie resultiert.
• Stadium III: Osmotische Diurese und Dehydratation. Glucosurie führt zur osmotischen Diurese mit Polyurie und Polydipsie. Wird die Flüssigkeitsaufnahme aufrecht erhalten ist die Dehydratation gering und die Blutglucose stabilisiert sich bei 300–400 mg/dl (16,7–22,2 mmol/l). Kann eine adäquate Flüssigkeitszufuhr nicht aufrecht erhalten werden, wie das bei der schweren DKA oder einer Erkrankung mit Erbrechen der Fall ist, resultiert eine starke Dehydratation. Dadurch sinkt die glomeruläre Filtrationstate (GFR) und die Ausscheidung von Glucose, was zu einer deutlichen Hyperglykämie führt. Die GFR ist um etwa 25 % vermindert und die Blutglucose beträgt etwa 600 mg/dl (33,3 mmol/l). Glucosewerte über 800 mg/dl (44,4 mmol/l) werden gemessen, wenn die GFR um 50 % vermindert ist.
• Stadium IV: Durch die Akkumulation von Glucose im Extrazellulärraum resultiert eine osmotische Verschiebung von Zellwasser in den Extrazellulärraum. Es resultiert eine Verdünnungshyponatriämie. In der frühen Phase der DKA sind Kalium und Phosphat im Serum normal oder erhöht, da durch die Azidose K⁺ nach extrazellulär gehen. Die Kaliumverluste beruhen auf der Ausscheidung von Kalium mit Ketonkörpern im Urin und der Wirkung von erhöhtem Aldosteron als Folge der Dehydratation. Es kommt zu einem Kaliumdefizit des Organismus von 5–10 mmol/kg Körpergewicht. Azidose und Hyperglykämie verursachen auch den Verlust von Phosphat über die Nieren.

Hirnödem

Die Entwicklung eines Hirnödems ist die schwerste Komplikation der DKA bei Kindern /26/. Die Inzidenz beträgt etwa 1 % bei Mortalitätsraten von 21–50 %. Die osmotische Aktivität von Partikeln im Gehirn während einer konsistenten Hyperglykämie verhindern eine Dehydratation der Hirnzellen. Nimmt mit Beginn einer Therapie die Hyperglykämie rasch ab, bleiben die Osmolyte in den Zellen und verursachen einen osmotischen Gradienten, der Wasser vom extrazellulären Kompartiment in das Zellinnere verschiebt. Es resultiert eine Schwellung der Hirnzellen. Die Ursache ist, dass die Osmolyte nur langsam über Osmolyt-Kanäle nach extrazellulär gelangen.

Hyperglykämisches hyperosmolares nicht-ketotisches Syndrom (HHNS)

Das initiale Ereignis des HHNS ist die glucosurische Diurese (Abb. 5.5-4 – Pathophysiologie des hyperglykämischen hyperosmolaren nicht-ketotischen Syndroms). Die Glucosurie vermindert die renale Konzentrierkapazität, mit der Folge, dass der glucosurisch bedingte Verlust von Wasser noch verstärkt wird. Die Verminderung des intravaskulären Volumens und eine eventuell noch vorliegende Niereninsuffizienz vermindern die glomeruläre Filtrationsrate und wirken erhöhend auf die Blutglucose. Da die Patienten mit HHNS eine höhere Insulinkonzentration im Portalvenenblut haben als diejenigen mit DKA, ist es der Leber möglich, Fettsäuren auf nicht ketogenen Wegen zu verstoffwechseln. Die Hyperosmolalität und Dehydratation hemmen die Lipolyse, woraus ein vermindertes Angebot an Fettsäuren an die Leber resultiert. Deshalb haben Patienten mit HHNS keine signifikante Ketose und Azidose. Auf Grund der hohen Glucosewerte haben sie jedoch gegenüber den Patienten mit DKA eine größere Volumendepletion, aus der sich eine prärenale Azotämie entwickelt /14/.

Alkoholische Ketoazidose

Die alkoholische Ketoazidose tritt auf, wenn eine Mobilisation von Fettsäuren in Verbindung mit einem ketogenen Status der Leber erfolgt. Ursache ist eine Verminderung des Verhältnisses Insulin/Glukagon. Die Verminderung des Insulins erfolgt aus einer Reduzierung der Speicherung von Glykogen, einer verminderten Glukoneogenese und Reduzierung der Insulinfreisetzung, bedingt durch eine Aktivierung des sympathischen Nervensystems. Die Aktivierung und erhöhte Konzentrationen von Cortisol, Wachstumshormon und Äthanol sind ursächlich für die starke Mobilisation von Fettsäuren im Vergleich zum normalen Hungerzustand /21/. Der Metabolismus von Äthanol führt zu einer Erhöhung des NADH/NAD-Quotienten wodurch die Glukoneogenese vermindert, aber die Bildung von Ketonkörpern, inbesonders β-HBDH erhöht wird (Abb. 5.5-5 – Pathophysiologie der alkoholischen Ketoazidose) /12, 21/.

Treten Ketonsäuren aus den Zellen in die Zirkulation, reagieren die dissoziierte H⁺ mit Bikarbonat unter Bildung von CO₂ und Wasser. Somit fällt die Konzentration von Bikarbonat ab und die Salzkonzentration der Ketosäuren nimmt zu; die Folge ist ein Anstieg der Anionenlücke /21/.

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5.6 Lactat

Lothar Thomas

Lactat ist das Endprodukt des anaeroben Metabolismus der Glucose und wird Sauerstoff abhängig durch Oxidation im Zitronensäure Zyklus oder durch Glukoneogenese im Cori Zyklus weiter verwertet. Lactat ist ein Intermediärprodukt des Stoffwechsels, dessen Konzentration sich erhöht wenn der Stoffwechsel sich unter Hypoxie neu ausrichtet. Lactat gilt deshalb als der wichtigste Marker der Gewebshypoxie.

5.6.1 Indikation

Plasma, Vollblut

• Prognose und Beurteilung des Verlaufs bei Kreislaufschock und Vergiftungen.
• Diagnostik okkulter Gewebshypoxien bei einem noch im Referenzbereich liegenden arteriellen pO₂ und Beurteilung des Therapieerfolges.
• Klärung unklarer metabolischer Azidosen, besonders bei erhöhter Anionenlücke und komatösen Patienten.
• Diagnose akuter intestinaler Gefäßverschlüsse.
• Fetale Notsituationen während der Geburt.
• Primärer Test bei Kindern mit Verdacht auf angeborene Stoffwechselerkrankung, z.B. in Kombination mit Glucose, Ketonkörpern und Ammoniak.

Liquor cerebrospinalis

Akute Entzündungen des Zentralnervensystems.

5.6.2 Bestimmungsmethode

Die Bestimmung von L-Lactat basiert auf der Umsetzung zu Pyruvat. Die Reaktion wird entweder durch die LDH katalysiert unter Bildung von NADH + H⁺ oder durch die Lactatoxidase (LOD) unter Bildung von H₂O₂.

LDH katalysierte Reaktion

Prinzip: Durch die LDH wird Lactat in Gegenwart von NAD zu Pyruvat umgesetzt, Messgröße ist NADH /1/. Das Gleichgewicht der Reaktion liegt weit auf der Seite des Lactats. Damit eine quantitative Umsetzung des Lactats erfolgt, müssen folgende Reaktionsbedingungen vorliegen:

• Alkalisches Milieu; dadurch wird das Gleichgewicht der Reaktion zum Pyruvat hin verschoben.
• Das Pyruvat muss aus dem Gleichgewicht entfernt werden; erfolgt durch die Transaminierungsreaktion.
• Die H⁺ müssen abgefangen werden; geschieht durch das alkalische Puffermilieu.

LOD katalysierte Reaktion

Das gebildete H₂O₂ wird bei den klinisch-chemischen Routineanalyzern kolorimetrisch gemessen /2/. In den Point of care (POCT)-Analyzern und Blutgasanalyzern erfolgt die Messung von H₂O₂ amperometrisch.

Prinzip der amperometrischen Bestimmung: Es wird eine Lactat sensitive Elektrode verwendet, bei der LOD an eine Membran immobilisiert ist, die eine amperometrische Elektrode umhüllt. Die LOD generiert H₂O₂ aus Lactat und O₂. Das H₂O₂ diffundiert zu einer Platinelektrode, die auf einem bestimmten Potential gegenüber einer Silber-Referenz-Kathode gehalten wird. H₂O₂ wird an der Platinelektrode zu O₂ oxidiert, es resultiert eine Potentialänderung, die in direkter Beziehung zur Konzentration des Lactats steht.

5.6.3 Untersuchungsmaterial

• Kapillarblut: 1 Volumenteil Kapillarblut in 1 Volumenteil Perchlorsäure 0,6 mol/l (ca. 7 %) geben.
• Arterielles oder venöses Vollblut: Abnahme in 5 ml Gefäß, das 12,5 mg Natriumfluorid und 10 mg Kaliumoxalat enthält /3/.
• Arterielles oder venöses Plasma, gewonnen aus stabilisiertem Vollblut (siehe zuvor).
• Liquor cerebrospinalis, zentrifugiert.

5.6.4 Referenzbereich

Siehe Tab. 5.6-1 – Referenzbereiche Lactat und Lit. /2, 4, 5/

5.6.5 Bewertung

Bei vielen pathologischen Prozessen im Organismus reflektiert eine Erhöhung des Lactats im Blut eine Verminderung der Versorgung mit Sauerstoff. Die Konzentration von Lactat im Blut reflektiert das Verhältnis der Bildung und des Verbrauchs von Lactat der verschiedenen Organe. Lactatbildner sind die Muskulatur, insbesondere bei intensiver Arbeit, das Gehirn, der Darm und die Erythrozyten. Organe, die Lactat metabolisieren, sind Leber, Nieren und Herz. Die Lactatbestimmung ermittelt deshalb nicht den Lactatumsatz eines bestimmten Organs, sondern die gemessene Konzentration ist das Nettoergebnis aus Bildung und Verbrauch des gesamten Organismus. Das basale Lactat wird in einem engen Bereich konstant gehalten. Der quantitative Beitrag eines Organs zur Abgabe oder Aufnahme von Lactat aus dem Blut ist abhängig von Einflussgrößen wie Ruhe, Arbeit, Hypoxie, Ernährung, Alkohol und Medikamenten. So kann beim kritisch Kranken und Mangel ernährten Patienten eine starke Minderdurchblutung der Gewebe vorliegen, jedoch auf Grund einer mangelnden Verfügbarkeit von verstoffwechselbarer Glucose ist der Anstieg von Lactat nur gering /6/. Nach den Empfehlungen der Third Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock wird die Bestimmung von Lactat bei Patienten mit Sepsis und septischem Schock empfohlen, wenn bei Aufnahme eine Hyperlactatämie vorliegt /47/.

Eine Erhöhung von Lactat im Blut kann aus einer vermehrten Bildung, der verminderten Clearance oder einer Kombination beider beruhen. Die vorherrschende Ursache ist von den klinischen Umständen abhängig. So entwickelt sich eine schwere Hyperlactatämie nur, wenn eine vermehrte periphere Bildung gemeinsam mit einer verminderten hepatischen metabolischen Kapazität, bedingt durch eine Lebererkrankung, auftritt /7/.

Lactat ist das Produkt der Glykolyse und die in der Gleichung dargestellte reversible Reaktion begünstigt bei dem normalen Verhältnis Lactat/Pyruvat von 10 : 1 die Lactatsynthese.

Bei Lactaterhöhungen im Blut wird die Hyperlactatämie von der Lactatazidose unterschieden. Werte von 18–45 mg/dl (2–5 mmol/l) werden als Hyperlactatämie bezeichnet, Werte darüber als Lactatazidose.

Untersuchungen, die eine Beurteilung der pathologischen Qualität der Lactaterhöhung erlauben, sind:

• Blut-pH, HCO₃^–, pCO₂, pO₂.
• Berechnung der Anionenlücke.
• Konzentration der Ketonkörper im Serum oder Harn.
• Verlaufsbeurteilung der Lactatkonzentration.
• Creatinin und Harnstoff.
• Aminotransferasen.
• Toxikologische Untersuchungen.
• Organische Säuren im Urin.

5.6.5.1 Hyperlactatämie

Die Hyperlactatämie ist charakterisiert durch /8/:

• Eine moderate Erhöhung des Lactats (18–45 mg/dl; 2,0–5,0 mmol/l).
• Fehlen einer metabolischen Azidose (pH > 7,30).
• Abwesenheit größerer Perfusionsstörungen.
• Die Hyperlactatämie ohne Azidose tritt bei Zuständen mit vermehrter Glykolyse von Glucose zu Lactat auf, z.B. verstärkte Muskelarbeit, Infusion von Katecholaminen oder Alkalose. Ursachen und Erkrankungen mit Hyperlactatämie ohne Azidose zeigt Tab. 5.6-2 – Ursachen und Krankheiten, die zur Hyperlactatämie, seltener zur Lactatazidose führen /8/.

5.6.5.2 Lactatazidose

Im Unterschied zur Hyperlactatämie ist bei der Lactatazidose die homöostatische Regulation des Lactatmetabolismus fehlgeschlagen. Das kann auf der Überbeanspruchung einer noch bestehenden Regulation oder einer Störung der mitochondrialen Funktion beruhen.

Die Lactatazidose wird in zwei Kategorien klassifiziert /9, 10/:

• Der Typ A beruht auf einer Imbalance von Bedarf und Versorgung der Organe mit Sauerstoff. Auf Grund einer Hypoperfusion mit Gewebshypoxie verschiebt sich der Glucosemetabolismus von mitochondrial aerob zur anaeroben zytoplasmatischen Glykolyse. Die Folge ist eine verminderte Oxidation von Pyruvat im Zitronensäure-Zyklus, der verstärkte Anfall von Lactat und eine verminderte ATP-Synthese.
• Beim Typ B ist die Ursache eine Organerkrankung oder eine systemische Erkrankung ohne primären Hinweis auf eine Hypoperfusion und Hypoxie von Organen, z.B. Sepsis, Diabetes mellitus, akute oder chronische Lebererkrankung, Nierenversagen, maligner Tumor, Medikamente, Drogen, Toxine oder eine angeborene Stoffwechselstörungen.

Siehe auch (Tab. 5.6-3 – Einteilung der Lactatazidosen).

Hyperlactatämien mit dem Übergang zur Lactatazidose sind aufgeführt in Tab. 5.6-4 – Hyperlactatämien mit Progression zu Lactatazidose.

Die Lactatazidose ist die häufigste metabolische Azidose. Sie geht, wie die diabetische und die alkoholische Ketoazidose, mit einer erweiterten Anionenlücke einher. Im Gegensatz zu den Ketoazidosen, die auch mit Lactaterhöhungen, gewöhnlich aber unter 45 mg/dl (5,0 mmol/l) einhergehen, sind bei der Lactatazidose die Ketonkörper nicht erhöht.

Bei der Lactatazidose scheint es auf den ersten Blick einfacher zu sein, das Ausmaß der metabolischen Azidose durch pH-Messung zu bestimmen als Lactat zumessen, denn die Bildung von Lactat und H⁺ verläuft stöchiometrisch. Die H⁺ werden bei der Hydrolyse von ATP gebildet und unter aeroben Bedingungen sofort für die oxidative Phosphorylierung verwendet. Unter anaeroben Bedingungen ist dieser Schritt gehemmt und pro Molekül Lactat wird ein H⁺ gebildet. So besteht bei den reinen Lactatazidosen wie dem hämorrhagischen Schock eine berechenbare Beziehung zwischen dem Blut-pH, dem gemessenen pCO₂ und der Konzentration von HCO₃^– (Tab. 5.6-5 – Vorhersagegleichungen für eine metabolische Azidose).

Für komplexe Zustände gilt das nicht, und diese können vorhergesagt werden. Solche komplexe Zustände sind:

• Eine gleichzeitig vorliegende Niereninsuffizienz.
• Eine vorbestehende Säure-Basen Störung, z.B. metabolische Alkalose bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung.

Auch die bei Hyperlactatämie bestehende vergrößerte Anionenlücke kann in solchen Fällen keine weitere Auskunft geben, da sie durch Ketonkörper und andere nicht gemessene Anionen beeinflusst wird. Das ist z.B. der Fall bei den Organoazidurien und den Defekten der Fettsäureoxidation. Dabei ist die Anionenlücke weniger bedingt durch das Lactat, sondern durch die organischen Säuren und ist oft über 25 mmol/l. Das ist auch der Fall bei der exogenen Zufuhr von organischen Säuren, z.B. Salizylaten.

Patienten mit Lactatazidose zeigen keine eindeutig klinisch definierbare Symptomatik. Häufige Symptome sind aber Tachypnoe, niedriger Blutdruck und ein beeinträchtigter mentaler Status. In vielen Fällen liegt eine Kombination von Typ A- und Typ B-Lactatazidose vor, d.h. eine vermehrte Bildung und verminderte Elimination von Lactat und H⁺ /6/.

5.6.5.3 Hereditäre Lactatazidose

Die Ätiologie der hereditären Lactatazidose kann primärer oder sekundärer Natur sein (Tab. 5.6-6 – Hereditäre metabolische Störungen, die eine Lactatazidose verursachen). Sie sind ein primäres Phänomen bei Störungen des Glykogen Stoffwechsels der Leber, Defekten der Glukoneogenese, Störungen des Metabolismus von Pyruvat, Defekten im Zitronensäurezyklus und Störungen der Atmungskette. Als sekundäres Phänomen treten sie bei Störungen des Acetyl-CoA-Metabolismus auf, wenn also Pyruvat nicht in den Zitronensäurezyklus eintreten kann.

Lactatazidosen bei Kindern lassen primär an eine hereditäre Störung des Stoffwechsels denken. Es sollte aber beachtet werden, dass bei Kindern andere Ursachen, wie Schock, Sepsis, kardiopulmonale Erkrankungen oder Tablettenvergiftungen, die weitaus häufigere Ursache einer Lactatazidose sind.

Lactatbestimmung im ischämischen und nicht-ischämischen Vorderarm-Test

Beide Tests werden zur Diagnostik einiger metabolischer Myopathien eingesetzt. Im ischämischen Test nach McArdle (Tab. 5.6-7 – Ischämischer Vorderarm-Test) kann es bei Patienten mit Glykogenose zu Myolysen und zur Ausbildung eines Kompartment Syndroms durch Muskelarbeit unter Ischämie kommen /11/.

Ein neuer nicht-ischämischer Unterarmtest (Tab. 5.6-8 – Nicht-ischämischer Vorderarm-Test) vermeidet diese Komplikationen sowie die beim McArdle-Test auftretenden Muskelkrämpfe und Schmerzen. Bei dem neuen Test werden Lactat und Ammoniak in einem Greiftest bestimmt /12/. Das Verhalten von Lactat und Ammoniak im Testverlauf bei verschiedenen Muskelerkrankungen zeigt Abb. 5.6-1 – Mittelwerte von Lactat und Ammoniak im nicht-ischämischen Vorderarm-Test bei verschiedenen Muskelerkrankungen.

5.6.5.4 Lactat im Liquor cerebrospinalis

Bei einer Vielzahl entzündlicher, vaskulärer, metabolischer und neoplastischer Erkrankungen des Gehirns und der Meningen ist die Konzentration von Lactat im Liquor erhöht. Differentialdiagnostische Bedeutung hat die Lactatbestimmung /5/:

• Für die Abgrenzung unbehandelter bzw. anbehandelter bakterieller Meningitiden von viral bedingten.
• Zur Unterscheidung transitorischer ischämischer Attacken von generalisierten Krampfanfällen bei Fehlen von Anamnese und klinischem Befund.
• Zur Unterscheidung einer artifiziellen Blutbeimengung zum Liquor von einer cerebralen oder subarachnoidalen Blutung.

Prognostische Aussagekraft besitzt die Lactatkonzentration bei vaskulären und traumatischen Erkrankungen des Gehirns sowie bei Intoxikationen, nicht aber bei entzündlichen Erkrankungen. Das Verhalten von Lactat im Liquor cerebrospinalis bei meningealen und cerebralen Erkrankungen zeigt Tab. 5.6-9 – Meningeale und cerebrale Erkrankungen, bei denen Lactat im Liquor bedeutsam für die Differentialdiagnose, Therapiekontrolle und Prognose ist.

5.6.6 Hinweise und Störungen

Probennahme

Sie sollte arteriell oder kapillär erfolgen, die venöse Blutentnahme muss aus ungestauter Vene durchgeführt werden. In der Regel ist Lactat im venösen Blut um 4,5–9,0 mg/dl (0,5–1,0 mmol/l) höher als im arteriellen Blut. Einflussgrößen wie venöse Stase, Schwierigkeiten bei der Gefäßpunktion oder ein schreiendes Kind verursachen ebenfalls Erhöhungen /40/.

Zur Vermeidung einer zellulären Glykolyse nach Probennahme werden verschiedene Alternativen der Probenbehandlung vorgeschlagen:

• 1 ml Blut nach der Entnahme sofort mit 1 ml eiskalter 7 %iger Perchlorsäure mischen, 10 min stehen lassen, zentrifugieren und den Überstand zur Analytik verwenden. Ist das auf Station nicht möglich, dann Heparinblut auf Eis lagern und sofort in das Labor transportieren.
• Blut mit einer Spritze entnehmen, die 2 mg Natriumfluorid und 2 mg Kaliumoxalat pro ml zu entnehmendes Blut enthält.

Stabilität

Die Bestimmung von Lactat im Plasma von venösem Blut oder in Proben von Venenblut für die Blutgasanalyse (VBG) werden von Zusätzen in den Probenahmegefäßen, der Turnaround time, der Temperatur, der Lagerdauer und dem Ausmaß der Hämolyse beeinflusst. In Blutproben nimmt die Lactatkonzentration mit der Zeit zu, da die Glykolyse kontinuierlich abläuft. Erforderlich ist:

• Eine stabilisierende die Glykolyse hemmende Substanz (Natriumfluorid)
• Ein Antikoagulanz (Kaliumoxalat oder K₃EDTA).

In einer Studie /48/ wurde die Stabilität der Konzentration von Lactat und deren Abhängigkeit von der Turnaround time von VBG-Proben und Natriumfluorid/Kaliumoxalat Plasmen verglichen.

Die Ergebnisse zeigten:

• Die Lactatkonzentration war für Konzentrationen unter 4 mmol/l höher in den VBGs, bewegten sich aber noch im Bereich der intraindividuellen Variation.
• Lactatkonzentrationen, gemessen in Natriumfluorid/Kaliumoxalat Plasma, blieben stabil für mindestens 2 Stunden und waren dann noch innerhalb der analytischen Variation.
• Lactat in den VBG-Proben war nur für bis zu 45 min. vom analytischen Standpunkt stabil, aber bis zu 1 Stunde bezogen auf die intraindividuelle Variation.

Methodenabhängigkeit der Werte

Die enzymatische Bestimmung im Plasma und die amperometrische Methode im Vollblut ergeben vergleichbare Werte /2/. Mit der enzymatischen Methode gemessene Vollblut- und Plasmawerte sind nicht miteinander vergleichbar. Sie weichen umso stärker voneinander ab, je höher der Hämatokrit ist.

Störfaktoren

Leukozytose erhöht die Konzentration von Lactat innerhalb von 8 h im stabilisierten Vollblut maximal um 2,7 mg/dl (0,3 mmol/l) /3/. Glykolate und Glyoxylsäure führen bei POCT-Analyzern, die mit der amperometrischen Methode messen zu falsch hohen Lactatwerten /41/.

Biologische Variabilität

Die intraindividuelle Variation (VK) beträgt 16,7 % bei einer analytischen Variation von 3,3 % /42/.

5.6.7 Pathophysiologie

In den meisten Geweben werden die mit der Nahrung aufgenommen Kohlenhydrate im Zytoplasma der Zellen über den Weg der Glykolyse zu Pyruvat metabolisiert. Aus einem Molekül Glucose werden zwei Moleküle Pyruvat gebildet und dabei ohne O₂-Verbrauch zwei Moleküle ATP generiert, die der Zelle als Energiequelle dienen /29, 43/.

Pyruvat geht folgende metabolische Wege (Abb. 5.6-2 – Energiegewinnung der Zelle):

• Oxidative Decarboxylierung. Pyruvat wird in den Mitochondrien, katalysiert durch das Pyruvat-Dehydrogenase-System, zu Acetyl-CoA decarboxyliert, in den Zitronensäurezyklus eingeschleust und zu CO₂ und H₂O abgebaut. In Kombination mit der oxidativen Phosphorylierung der Atmungskette werden 18 Moleküle ATP pro einem decarboxylierten Molekül Pyruvat gebildet.
• Transformierung zu Lactat, katalysiert durch die LDH. Dabei werden zwei Moleküle ATP pro Molekül verbrauchtes Pyruvat gebildet. Eine ruhende Person bildet pro Tag 1.300 mmol Lactat. 40–60 % werden von der Leber aufgenommen und über die Glukoneogenese (Cori-Zyklus) in Glucose überführt. In gewissem Ausmaß läuft die Glukoneogenese auch im Skelettmuskel, dem Herz und den Nieren ab /44/. Lactat kann zu Pyruvat rücktransformiert werden, dabei werden vier Moleküle ATP verbraucht. Da Pyruvat bevorzugt in den Zitronensäurezyklus eingeschleust wird, ist seine Konzentration im Plasma gering und das Verhältnis Lactat/Pyruvat 10 : 1.
• Carboxylierung zu Malat und Oxalacetat.
• Transaminierung zu Alanin, katalysiert durch die Alanin-Aminotransferase.

Mitochondriale oxidative Phosphorylierung

Bei normal arbeitenden Mitochondrien ist die mitochondriale Atmung eng an den H+-Gradienten und dessen Zerfall an die Synthese von ATP aus ADP gebunden. Die mitochondriale oxidative Phosphorylierung ist der wesentliche Weg der zellulären Synthese von ATP und arbeitet folgendermaßen /47/:

• Die Redoxenergie bei der Verstoffwechselung von Nahrung wird vermittels der inneren mitochondrialen Membran in einen H⁺-Gradienten überführt. Dieser zerfällt unter dem Verbrauch von Sauerstoff.
• Die Atmungskettenkomplexe I, III und V pumpen H⁺ durch die innere mitochondriale Membran unter Verbrauch von Sauerstoff
• Komplex V, das zentrale Enzym für die Konversion der Energie, zerstört den H⁺-Gradienten über die Membran und katalysiert die Phosphorylierung von ADP zu ATP.

In Geweben wie Skelettmuskulatur, den roten Blutzellen, Gehirn, der intestinaler Mukosa oder der Nebennierenrinde tritt das glykolytisch gebildete Pyruvat nicht in das Mitochondrium ein und es findet eine vorwiegende Umsetzung zu Lactat statt. Dieses wird dann zur Leber transportiert und über Pyruvat zur Glukoneogenese oder zur Synthese von Fettsäuren verwendet.

Die Leber ist das wesentliche Organ der Glucosebildung und der Lactatclearance. Im Fastenzustand wird Lactat vorwiegend der Glukoneogenese zugeführt, bedingt durch eine Zunahme der Aktivität der mitochondrialen Pyruvatcarboxylase. Im gesättigten Zustand ist die Oxidation von Pyruvat zu Acetyl-CoA der bevorzugte Weg. Dieser wird von dem im Mitochondrium gelegenen Pyruvatdehydrogenase Komplex stimuliert.

Gewebshypoxie

Ob Pyruvat zu Acetyl-CoA oxydiert oder zu Lactat reduziert wird, ist von dem Verhältnis NADH/NAD abhängig. Eine adäquate Verfügbarkeit von NAD fördert die Konversion zu Acetyl-CoA und damit die Bildung von ATP über die oxidative Phosphorylierung. Ein Abfall der O₂-Versorgung der Gewebe setzt eine Serie von Reaktionen in Gang:

• Es wird mehr O₂ vom kapillären Blut extrahiert durch Erweiterung des Kapillarbettes pro Gewebsvolumen. Das betrifft besonders Organe, die einen plötzlichen, starken Energieverbrauch haben, wie die Skelettmuskulatur, weniger den Herzmuskel.
• Reicht die Sauerstoffzufuhr nicht aus, nimmt die Zelle die Glykolyse verstärkt in Anspruch und es kommt zur intrazellulären Anhäufung von Lactat. Lactat verlässt die Zelle im Austausch gegen OH^–, vermittelt durch ein pH-abhängiges Membran assoziiertes Austauschsystem. Es besteht eine Abhängigkeit des Systems vom Blut-pH. Während Alkaliämie die Abgabe fördert, steigert Azidämie die Lactataufnahme der Zellen.

Mit Lactat treten H⁺ aus der Zelle. Eine Hyperlactatämie führt aber nicht zwangsläufig zur Azidose. Ihre Entstehung ist abhängig von der Höhe der Lactatkonzentration, der Pufferkapazität des Organismus und der Präsenz krankhafter Zustände wie Sepsis oder Lebererkrankung, die zur Tachypnoe bzw. Alkalose prädisponieren. So wird die Leber bei einer ischämischen Schädigung vom Lactatverbraucher zum Lactatproduzenten.

Beim hypovolämischen und kardiogenen Schock korreliert die Höhe des Lactats im Blut nicht immer mit dem Ausmaß der Hypoperfusion der Gewebe. Das ist z.B. der Fall bei einer Hypoperfusion im Innervationsgebiet des N. splanchnicus. Teils kommt es nicht zu einer Hyperlactatämie, andererseits kann im Darm viel Lactat gebildet werden, das zu einer Hyperlactatämie führt, ohne dass eine bedeutsame Hypoperfusion vorliegt. Lactat ist nur dann ein Indikator des Schweregrades eines Schocks und hat eine prognostische Aussage, wenn die Hypoperfusion vor der Aussage gesichert ist und andere Ursachen einer Hyperlactatämie ausgeschlossen werden können /6/.

Das Ausmaß einer Hyperlactatämie ist abhängig von der Substratverfügbarkeit. So können schwer kranke oder fehl ernährte Patienten trotz einer schweren Hypoperfusion nur eine geringe Hyperlactatämie, aber eine hohe Wahrscheinlichkeit der Mortalität haben /6/.

Ist bei einer Hypoperfusion die anaerobe Glykolyse vorherrschend, kommt es zu einem pH-Abfall. Klinische Zeichen sind die Dilatation der glatten Gefäßmuskulatur, eine Vasodilatation und Hypotension.

Sepsis

Bei Sepsis kommt es zu nicht vorhersehbaren metabolischen Veränderungen, die einen erhöhten Glucoseverbrauch und einen vermehrten Anfall von Lactat verursachen. Das alles geschieht bei einer adäquaten Versorgung der Organe mit O₂. Endotoxinämie vermindert die arterielle Glucosekonzentration und erhöht den Glucosegehalt der Muskulatur bei normalem Insulin. Als eine Ursache der Hyperlactatämie wird vermutet, dass Endotoxin einen Teil der Pyruvat-Dehydrogenase in eine inaktive Isoform umwandelt. Dadurch wird weniger Pyruvat in den Zitronensäurezyklus eingeschleust und Pyruvat vermehrt in Lactat umgewandelt. Der verstärkte Anfall von Lactat bei Sepsis resultiert wahrscheinlich aus der Kombination von erhöhtem Glucoseumsatz und einem inadäquaten Pyruvatmetabolismus im Zitronensäurezyklus /10/.

Hereditäre Hyperlactatämien

Angeborene Hyperlactatämien sind vorwiegend die Folge von Störungen im Energiemetabolismus und beruhen auf Defekten im nukleären oder mitochondrialen Genom. Die Häufigkeit ist etwa 1 auf 5.000 Neugeborene, bei den Glykogenosen beträgt die Inzidenz in Europa etwa 1 auf 25.000 Geburten. Wenn auch jede der einzelnen Störungen selten ist, so führen die durch sie verursachten Hyperlactatämien zu diagnostischen Problemen, da sekundäre, eine Hyperlactatämie bewirkende Ursachen weitaus häufiger sind als die durch primäre Defekte. Gewöhnlich leiden die Patienten mit primärer Hyperlactatämie an einer schweren metabolischen Azidose, hyperventilieren und haben eine Ataxie oder Veränderungen des neurologischen Status /43/.

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