Wiederfindung von MDA zugeordneten Clustern bei realen Patientenmessungen aus IMS Spektren der Ausatemluft

Einleitung: Es besteht ein großer Bedarf, nichtinvasiv eine Beurteilung des Stoffwechsels vornehmen zu können, beispielsweise durch Marker aus dem Exhalat. Bisherige bekannte Publikationen berichteten über MDA- Nachweis im Atemkondensat als Marker für oxidativen Stress oder Hinweis auf Metabolismus mehr ungesättigter Fettsäuren. In einer Pilotstudie sollte geprüft werden, ob MDA auch mittels IMS als Einatemzugmethode detektierbar ist.

Methoden: Für die Untersuchungen stand ein GC-IMS der Firma STEP zur Verfügung. Das System ist eine Kombination einer Multikapillarsäule mit einem Ionenbeweglichkeits-spektrometer.

Es wurden Spektren der Referenzsubstanz für MDA und Atemluftproben von Probanden unter moderater körperlicher Belastung gemessen. Mittels einer auf der Clusteranalyse basierenden Software wurden die vergleichbaren Peaks der Referenz und der Atemluft ermittelt. Mit einer Leave-One-Out Kreuzvalidierung und Support Vector Machine wurde die Klassifikation durchgeführt.

Abb. 1: Cluster 49 von 391 im Vergleich der MDA-Referenz (9) zu Ausatemluft vor (11) bzw. nach moderater Belastung (12).

Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass einzelne identische Peaks wie bei MDA-Referenzmessungen auch in Atemluft von Probanden identifizierbar sind. Tendenzielle Änderungen der Peakhöhe lassen vermuten, dass auch eine zumindest halbquantitative Aussage möglich ist.

Somit erscheint bewiesen, dass MDA auch unter Umgehung der bisher dazu genutzten Atemkondensatmethode im Exhalat messbar ist.

Schlussfolgerung/Ausblick:

Es zeigte sich, dass zumindest für MDA bei der GC-IMS eine ausreichende Empfindlichkeit für die Messung in Atemluft besteht. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob man hier tatsächlich nichtinvasiv einen Parameter des oxidativen Stoffwechsels bzw. des Metabolismus ungesättigter Fettsäuren gefunden hat, mit dem man Stoffwechselveränderungen unter Belastung verfolgen kann.