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Assoziation zwischen YKL-40 und dem Knochenstoffwechsel im Rahmen einer populationsbasierten Studie
(2022)
YKL-40 ist ein Chitinase-ähnliches Protein, welches vom Gen chitinase-3-like protein 1 (CHI3L1) auf Chromosom 1 kodiert wird. Seine genaue Funktion ist bislang weitgehend unbekannt, Studien legen jedoch einen Zusammenhang zwischen YKL-40 und Prozessen des Gewebeumbaus sowie inflammatorischen Reaktionen nahe.
Mit dieser Arbeit wurde erstmals die Assoziation von YKL-40 und der genetischen Variation in CHI3L1 mit Markern der Knochenstruktur und des Knochenumbaus bei erwachsenen Männern und Frauen der Allgemeinbevölkerung untersucht. Die Daten für die Analyse stammen dabei aus zwei Kohorten der Study of Health in Pomerania: SHIP und SHIP-TREND. Zur Charakterisierung der Knochenstruktur wurden quantitative Ultraschall (QUS)-Untersuchungen an der Ferse durchgeführt. Als Knochenumbaumarker (bone turnover markers, BTMs) dienten zum einen das intact amino-terminal propeptide of type I procollagen (PINP), ein Marker für den Knochenaufbau, zum anderen das carboxy-terminal telopeptide of type I collagen (CTX), welches mit dem Knochenabbau assoziiert ist.
Assoziationen zwischen der YKL-40-Plasmakonzentration und den QUS-basierten Parametern, BTM-Konzentrationen sowie 44 single nucleotide polymorphisims (SNPs) wurden bei 382 Probanden untersucht. Adjustierte lineare Regressionsmodelle zeigten eine inverse Assoziation von YKL-40 mit den QUS-basierten Parametern sowie eine positive Assoziation mit CTX bei Frauen. Zwei der untersuchten SNPs waren mit der YKL-40-Konzentration bei Männern und Frauen assoziiert, zwei weitere nur bei Frauen. Nachfolgend wurde die Assoziation zwischen den SNPs und den QUS-basierten Parametern bzw. der BTM-Konzentration in größeren Gruppen aus 5777 bzw. 7190 Teilnehmern untersucht. Nach Korrektur für multiples Testen war jedoch keiner der untersuchten SNPs mit den QUS-basierten Parametern oder BTMs assoziiert.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass die beobachteten Assoziationen zwischen der YKL-40-Konzentration und der Knochenstruktur bzw. dem Knochenumbau aufgrund des fehlenden Zusammenhangs in den genetischen Untersuchungen vermutlich nicht kausal sind. Die Analysen lassen jedoch annehmen, dass erhöhte YKL-40-Konzentrationen die Folge systemischer inflammatorischer Reaktionen sein könnten, welche möglicherweise für einen gesteigerten Knochenumsatz verantwortlich sind.
Übergewicht ist einer der wichtigsten Risikofaktoren für kardiovaskuläre und metabolische
Erkrankungen. Vor allem eine vermehrte Akkumulation von viszeralem Fettgewebe (VAT) im
Vergleich zu subkutanem Fettgewebe (SAT) wird als Hauptursache für Adipositas-assoziierte
Erkrankungen vermutet. In der vorliegenden Arbeit wurden ungerichtete metabolische
Analysen (Metabolomics) verwendet, um metabolische Stoffwechselwege und kleinste
Moleküle zu identifizieren, die mit einer Akkumulation von VAT oder SAT assoziiert sind.
Die Studienpopulation bestand aus 491 Proband:innen ohne metabolische Erkrankungen (192
Männer, 299 Frauen), die im Rahmen einer großen populationsbasierten Studie aus dem
Nordosten Deutschlands intensiv untersucht wurden. Mit Hilfe linearer Regressionsmodelle
wurden die Assoziationen zwischen der mittels MRT quantifizierten Menge der
Fettkompartimente VAT und SAT und dem Metabolom im Plasma und Urin untersucht. Die
Metabolite wurden dabei durch massenspektrometrische Verfahren quantifiziert. Insgesamt
zeigte sich, dass VAT mehr Assoziationen zum Metabolom des Plasmas (54 Metabolite) und
Urins (101 Metabolite) aufwies als SAT (20 Plasmametabolite; 29 Urinmetabolite). Letzteres
metabolische Profil wurde fast vollständig von den zu VAT assoziierten Signaturen überlagert.
Geschlechtsspezifische Unterschiede ließen sich nur bei einem geringen Anteil der
untersuchten Assoziationen identifizieren. Signifikante Assoziationen ließen sich vor allem mit
Fettsäure-Abkömmlingen und Zwischenprodukten aus dem Metabolismus von
verzweigtkettigen Aminosäuren beobachten. Außerdem waren Metabolite signifikant
assoziiert, die einen veränderten Kohlenhydrat- und Kortisol-Metabolismus anzeigen. Darüber
hinaus ließen sich Assoziationen mit Markern aus dem Darm-Mikrobiom abbilden, die
vermutlich einen ungünstigen Lebensstil widerspiegeln. Zudem konnte eine neuartige positive
Assoziation zwischen VAT und den im Plasma gemessenen Gehalt des pharmakologischen
Wirkstoffes Piperin nachgewiesen werden. Alles in allem lassen sich Hinweise bezüglich der
Entwicklung von Adipositas-bezogenen Krankheiten liefern. Die vorliegende Studie stellt somit
die Gesundheit des Metaboloms bei „gesunden“ Personen in Frage und bietet die Möglichkeit,
die Entstehung von Adipositas auf molekularer Ebene zu verstehen. Es sind jedoch
weiterführende Untersuchungen notwendig, um diejenigen Menschen zu identifizieren,
deren Metabolom Auffälligkeiten zeigten und so bereits frühzeitig der Entstehung von
Krankheiten entgegenwirken zu können.
In der vorliegenden Arbeit wurden alters- und geschlechtsabhängige
Referenzintervalle für TSH und fT4 ermittelt. Als Referenzpopulation diente die
Studienpopulation der dänischen Inter99-Studie, welche zum Zeitpunkt der
Probenentnahme in einem Gebiet mit mildem Jodmangel lebte. Aus dieser
Population wurde nach definierten Ausschlusskriterien eine Referenzstichprobe
generiert, bestehend aus 5.845 Proben (Männer 3.036 Proben (51,9%) und
Frauen 2.809 Proben (48,1%)). Die Ausschlusskriterien wurden dabei in
Anlehnung an die von der NACB vorgeschlagenen Kriterien zur Ermittlung von
TSH-Referenzwerten gewählt. Das allgemeine Referenzintervall für TSH betrug
0,41 – 4,10 mU/l und für fT4 11,7 – 19,4 pmol/l. Während für fT4 keine Alters-
und Geschlechtsabhängigkeit der Referenzwerte gezeigt werden konnte, ergab
sich für TSH sowohl eine Alters- als auch Geschlechtsabhängigkeit: Für Männer
wurde ein TSH-Referenzintervall von 0,41 – 3,29 mU/l und für Frauen von 0,39
– 4,91 mU/l ermittelt. Es wurden ferner jeweils drei Altersgruppen gebildet.
Bei der Auswahl der Ausschlusskriterien mussten aufgrund des Studiendesigns
gewisse Einschränkungen hingenommen werden, dennoch waren die
Referenzintervalle für TSH und fT4 vergleichbar mit vorausgegangenen Studien.
Es erfolgte ein Vergleich mit anderen Studien mit Augenmerk auf den oberen
TSH-Referenzwert. Dabei wurde deutlich, dass sowohl die Auswahl der
Ausschlusskriterien als auch die Jodversorgung der vergangenen Jahre sowie
Veränderungen in der Jodversorgung einer Population bei der Bewertung von
TSH-Referenzwerte von großer Bedeutung sind. Insbesondere alters-, aber auch
geschlechtsabhängige TSH-Referenzwerte könnten für ältere Personen sinnvoll
sein, sind aber aufwändiger zu generieren.
Aus früheren populationsbasierten Studien ist bekannt, dass IGF-I womöglich einen schützenden Einfluss auf die kardiovaskuläre Gesundheit ausübt, wobei die genauen Wirkmechanismen auf zellulärer Ebene noch nicht identifiziert wurden. Die Endpunkte dieser umfangreichen Studien entsprachen in der Regel definierten kardiovaskulären Erkrankungen. Vor dem Hintergrund der nach wie vor nicht eindeutigen Wissenslage war es das Ziel der hier präsentierten Arbeit, Serumkonzentrationen von IGF-I oder IGFBP-3 in Zusammenhang mit Veränderungen subklinischer kardiovaskulärer Parameter über die Zeit zu untersuchen. Analysiert wurden dazu Daten der populationsbasierten Study of Health in Pomerania (SHIP). In SHIP wurden initial die Serumkonzentrationen von IGF-I und IGFBP-3 ermittelt. Weiterhin wurden bis zu drei Mal, mit mehrjährigen Abständen, die Intima-Media-Dicke der A. carotis communis (IMD) mittels Sonografie untersucht, der linksventrikuläre Massenindex (LVMI) durch Sonografie sowie Kalkulation bestimmt und NT-proBNP als bekannter Herzinsuffizienzmarker quantifiziert. Durch die mehrmaligen Untersuchungen konnten Rückschlüsse auf Veränderungen dieser drei kardiovaskulären Parameter über die Jahre festgestellt und statistisch in Bezug zu den ursprünglichen IGF I- und IGFBP-3-Spiegeln gesetzt werden. Während keine Relationen zwischen IGF-I und dem LVMI entdeckt wurden, waren niedrigere Ausgangskonzentrationen von IGF-I insbesondere bei Frauen mit einer vermehrten Zunahme der IMD assoziiert. Außerdem konnten eine positive Assoziation zwischen IGF I und NT-proBNP bei Frauen sowie eine U-förmige Assoziation zwischen IGF-I und NT proBNP bei Männern detektiert werden. Damit stützt und erweitert die vorliegende Studie zum Teil die überwiegende Annahme ähnlich konzipierter Studien, wonach niedrige IGF-I-Serumkonzentrationen einen eher ungünstigen Einfluss auf das kardiovaskuläre System nehmen. Gleichzeitig legen die hier präsentierten Ergebnisse geschlechtsspezifische sowie endpunktspezifische Unterschiede in Bezug auf Assoziationen zwischen dem IGF-I-System und dem kardiovaskulären System nahe. Da die präsentierte Arbeit nach unserer Kenntnis die erste große populationsbasierte Studie ist, die sich längsschnittlich dem Thema Geschlechterunterschiede widmete, sind diese bisher nicht ausreichend erforscht und erklärt. Insgesamt deuten die Ergebnisse an, dass IGF-I als laborchemischer Biomarker für subklinische kardiovaskuläre Veränderungen interessant sein könnte und dass die Interpretation dieses Laborwerts im Hinblick auf jene Veränderungen in Abhängigkeit vom Geschlecht des Patienten erfolgen sollte.
Die Stoffwechselerkrankung Diabetes mellitus lässt sich auf eine Insulinresistenz oder einen Insulinmangel zurückführen. Da die Prävalenz des Diabetes mellitus in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen hat, werden Diagnostik und Verlaufskontrolle der Erkrankung immer bedeutsamer.
Eines der wichtigsten Diagnosekriterien ist die Plasmaglukosekonzentration im venösen Blut. Um diese exakt messen zu können, ist es notwendig die Proben entweder sehr schnell (< 30 Minuten) zu zentrifugieren oder geeignete Blutentnahme-Röhrchen zu verwenden, um die Glykolyse zu hemmen. Die momentan auf dem Markt verfügbaren Röhrchen mit Glykolysehemmung enthalten als Additive Natrium-Fluorid(NaF) oder NaF und Citrat (NaF/Cit). Während sich NaF als alleiniges Additiv als nicht ausreichend herausgestellt hat und eine Unterschätzung der Glukosekonzentration in diesen Röhrchen berichtet wurde, wurde eine Überschätzung der Glukosekonzentration bei Anwendung der Citrat-stabilisierten Röhrchen beschrieben. Um eine etwaige Überschätzung der Glukosekonzentration in den genannten Röhrchen zu prüfen, wurden in dieser Arbeit sechs verschiedene Röhrchen: 1 x Lithium-Heparin (LH), 1 x EDTA, 1 x NaF und 3 x NaF/Cit untersucht.
In drei Studienabschnitten (A1 - A3) wurde bei insgesamt 102 Probanden unter standardisierten Bedingungen venöses Blut abgenommen. In A1 wurde ein direkter Vergleich der Glukosekonzentration in allen Blutentnahmegefäßen unter idealen präanalytischen Bedingungen vorgenommen. In A2 wurde die Stabilität der Glukosekonzentration nach zweistündiger Lagerung bei Raumtemperatur geprüft. In A3 wurde die Stabilität der Glukosekonzentration nach Lagerung bis zu 24 Stunden an 12 Zeitpunkten geprüft. In allen Studienabschnitten diente ein sofort nach Blutentnahme zentrifugiertes LH-Röhrchen als Referenz.
Im Ergebnis dieser Arbeit zeigte sich, dass unter idealen präanalytischen Bedingungen, alle Röhrchen verlässliche Glukosekonzentrationen liefern. Bei einer verzögerten Bearbeitungszeit ab 45 Minuten ist die Glukosekonzentration in den LH-, EDTA- und NaF-Röhrchen jedoch vermindert. Diese Röhrchen sind für solche präanalytischen Bedingungen nicht geeignet. Hingegen ist die Glukosekonzentration in den NaF/Cit-Röhrchen auch bei verzögerter Prozessierung bis mindestens vier Stunden stabil. Eine Überschätzung der Plasmaglukosekonzentration in den NaF/Cit-Röhrchen konnte nicht festgestellt werden. Insgesamt können alle drei auf dem deutschen Markt zugelassenen NaF/Cit-Röhrchen für die Messung der Plasmaglukosekonzentration zur Diagnose und regelmäßigen Kontrolle des Diabetesmellitus empfohlen werden, da sie eine zuverlässige Bestimmung der Glukosekonzentration im klinischen Alltag erlauben.
Erhebung der präanalytischen Phase laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen in 12 Krankenhäusern
(2022)
Laboratoriumsmedizinische Untersuchungen stellen ein wichtiges Element in der Patientenversorgung dar. Vorgaben zur Durchführung solcher Untersuchungen finden sich in der Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (Rili-BÄK) wieder.
Laut Rili-BÄK werden neben der Analytik die präanalytische Phase und die postanalytische Phase unterschieden. Unter Präanalytik werden alle Arbeitsschritte verstanden, die bis zur eigentlichen Messung durchlaufen werden. Es wurde für eine standardisierte Umfrage ein Fragebogen erarbeitet und verwendet, der den o.g. Phasen der Präanalytik Rechnung trägt. Dabei wurden 12 Kliniken/Krankenhäuser verschiedener Größen mit insgesamt 41 Stationen in die Studie eingeschlossen. Bei der Auswahl der Häuser wurde darauf geachtet, dass sie deutschlandweit verteilt waren. Pro Haus wurde angestrebt, dass sich 3 Stationen sowie das Labor an der Umfrage beteiligen. Die teilnehmenden Stationen sollten sich aus einer Ambulanz, einer chirurgischen sowie einer internistischen Station zusammensetzen.
Der Fragebogen gliedert sich in 5 Teile, die den chronologischen Ablauf der Präanalytik widerspiegeln. Sie bestehen aus 1. Indikationsstellung, 2. Testanforderung, 3. Probenentnahme, 4. Probentransport, 5. Probenannahme. Die Fragen bestanden aus geschlossenen, offenen sowie halboffenen Fragetypen.
Ärzte- sowie Pflege- und Laborpersonal wurden anhand der Fragebögen persönlich interviewt und die Antworten dokumentiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Präanalytik zur Zeit der Befragung sehr große Differenzen hinsichtlich der angestrebten Standardisierung aufweist. Diesen Differenzen wurde mit der Novellierung der Rili-BÄK von 2014 Rechnung getragen. Kritisch zu beurteilen ist trotz größtmöglicher Standardisierung der Fragestellung die schwierige Vergleichbarkeit der Ergebnisse aufgrund sehr komplexer Sachverhalte, die sich auch in der Fragestellung bzw. den Fragetypen widerspiegeln.