Pneumologie 2015; 69 - A14
DOI: 10.1055/s-0035-1552913

Flüchtige organische Substanzen im Atemgas: Methodische Einflüsse und biologische Variabilität potentieller Biomarker (Modelltier Ziege)

S Fischer 1, P Trefz 2, A Bergmann 2, M Steffens 2, M Ziller 3, W Miekisch 2, JK Schubert 2, H Köhler 1, P Reinhold 1
  • 1Friedrich-Loeffler-Institut, Institut für molekulare Pathogenese, Jena
  • 2Universität Rostock, Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie, Rostock
  • 3Friedrich-Loeffler-Institut, Arbeitsgruppe Biomathematik, Greifswald – Insel Riems

Einleitung: Die Nutzung von flüchtigen organischen Substanzen (volatile organic compounds, VOCs) zu diagnostischen Zwecken in der Medizin ist vielversprechend. VOCs können während verschiedener biochemischer Vorgänge im Körper entstehen und über den Blutkreislauf in biologische Substrate (Atemgas, Kot) gelangen. Physiologische Vorgänge können die Zusammensetzung freigesetzter VOCs beeinflussen und somit die Suche nach potentiellen Biomarkern erschweren. In dieser Studie wurde der Einfluss von Wachstum und Ernährung auf potentielle volatile Biomarker in einem Großtiermodell untersucht.

Methoden: VOCs wurden von 15 gesunden Ziegen während des ersten Lebensjahres im Atemgas und über Kotproben analysiert. Eine CO2-kontrollierte Methode ermöglichte die Sammlung von VOCs aus dem Alveolargas. Nach Anreicherung mithilfe speziell adaptierter Mikroextraktionstechniken (needle-trap microextraction und solid-phase microextraction) erfolgte die Analyse der VOCs mittels Gaschromatografie-Massenspektrometrie. Parallel dazu wurden im peripheren Blut die Konzentrationen von Glucose, Gesamtprotein und Albumin bestimmt.

Ergebnisse: Während des ersten Lebensjahres veränderten sich die Zusammensetzung und die Konzentrationen der VOCs sowohl im Atemgas als auch über den Kotproben der Tiere. Die größten Veränderungen erfolgten mit der Umstellung von Milchlämmern zu rein pflanzlich ernährten Wiederkäuern. VOCs im Atemgas, aber auch VOCs über Kotproben, korrelierten signifikant mit den analysierten Blutinhaltsstoffen. Bezüglich des Atemgases wurde der stärkste Zusammenhang zwischen der exhalierten Konzentration von Nonanal und den Konzentrationen von Glucose und Albumin im Blut ermittelt (R2= 37,06% oder R2= 35,04%, P < 0,001).

Schlussfolgerung/Ausblick: Veränderungen von VOC-Konzentrationen treten während der Entwicklung von jungen, gesunden Ziegen auf. Diese Veränderungen lassen sich u.a. auf das Wachstum und Veränderungen in der Verdauungsphysiologie zurückführen. Unsere Ergebnisse betonen die Wichtigkeit von Kenntnissen über physiologische Einflussfaktoren, bevor Biomarker für diagnostische Zwecke definiert werden können.

DFG: RE 1098/4 – 1