Blutzuckerbestimmungsmethode

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Punktuelle Glukosemessungen

Allgemeines

Die punktuelle Blutglukosemessung spiegelt den gegenwärtigen Wert der Glukosekonzentration zum Zeitpunkt der Blutentnahme wider. Weder die Richtung noch die Geschwindigkeit der Konzentrationsänderung werden abgebildet. Die nachfolgende Handlungsentscheidung baut weitgehend auf therapeutischen Erfahrungen auf.

Methodik

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

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

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

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

Blutglukose-Teststreifen ermöglichen eine rasche semi-quantitative Bestimmung der Blutglukosekonzentration im Vollblut bei Verwendung eines einzigen Tropfen Blutes. Die Blutglukosekonzentration kann über den gesamten therapeutisch relevanten Bereich (20–500 mg/dl) gemessen werden. Eine exakte Bestimmung von Werten <60 mg/dl ist mit Teststreifen allerdings kaum möglich. Beachtet werden muss zudem beim Einsatz von Teststreifen für die Messung von Glukose im Vollblut der Einfluss des Hämatokrit-Wertes auf das Messergebnis, da bei Patienten mit niedrigem Hämatokrit falschhohe Konzentrationen gemessen werden können und umgekehrt.

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

Für alle Methoden existieren heute eine Vielzahl von Messgeräten, die sich vor allem in der Menge des Blutvolumens, der Geschwindigkeit der Anzeige und der Speicherung der Glukosewerte unterscheiden.

Die Entwicklung dieser Geräte hat zu einem nicht enden wollenden Strom von ständig neuen Geräten und Messprinzipien geführt. Gleichzeitig gibt es eine Vielzahl von Publikationen über deren Vor- und Nachteile, entsprechende geeignete Untersuchungsmethoden bzw. Anforderungen denen diese Geräte genügen müssen. Ihnen gemeinsam ist jedoch, dass sie jeweils nur einen Wert zu einer bestimmten Zeit messen.

Den Eigenschaften dieser Geräte wird gegenüber den Problemen, die sich aus der Patient-Gerät-Interaktion ergeben, ein viel zu großer Raum eingeräumt. Die Anwendung im diagnostischen und therapeutischen Alltag wird von vielen weiteren Kriterien der Handhabung und Interpretation beeinflusst.

Diagnostische Anwendung

Punktuelle Blutglukosemessungen werden mit unterschiedlicher Zielstellung vorgenommen. Sie sind sowohl Teil des ärztlichen Handelns, wie auch Mittel zur Therapiegestaltung des Patientenalltags. Grundsätzlich verfolgt jeder gemessene Wert eine bestimmte Absicht und zieht im Anschluss eine entsprechende Handlung nach sich.

Blutglukosemessung zur Kontrolle der Medikamentenwirkung

• zur Ersteinstellung bei Diabetesmanifestation
• zum Erreichen der Therapieziele bei Therapieumstellung
• zum Nachweis des Einhaltens der Therapieziele bei unveränderter Medikamentenmenge

Blutglukosemessung vor Anpassung der Insulinmenge

• bei geplanter Mahlzeit
• zur Berechnung der Insulinmenge bei geplanter Kohlenhydratmenge

Grundsätzlich ergeben sich bei Typ 1- und Typ 2-Diabetikern unterschiedliche Strategien für die Blutglukosebestimmung.

Glykierte Hämoglobine

Allgemeines

Zur retrospektiven Abschätzung der Dauer und Höhe der Hyperglykämie werden Glykierungs-Langzeitparameter eingesetzt. Diese Einschätzung erfolgt weitgehend unabhängig von zirkadianen Rhythmen, diätetischen und sonstigen Schwankungen der Blutglukosekonzentration. Sie integriert diese Schwankungen über Zeiträume von Tagen, Wochen und Monaten.

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

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

Durch die bei Diabetikern auftretende Hyperglykämie wird ein höherer Anteil des Hämoglobins glykiert als beim gesunden Menschen. Hyperglykämische Zustände spiegeln sich also langfristig am deutlichsten im erhöhten HbA1c-Wert wieder.

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

Dieser Laborwert gibt heute und wohl auch in Zukunft einen gewissen Aufschluss über die durchschnittliche Qualität der Stoffwechseleinstellung. Er sollte jedoch nicht alleinige Datenbasis für therapeutische Grundsatzentscheidungen sein.

Methodik

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

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

Für die Erfassung einer beginnenden Störung des Glukosestoffwechsels ist die Sensitivität des HbA1c-Wertes unzureichend.

Diagnostische Anwendung

Der HbA1c-Wert ist die Grundlage für die langfristige Überwachung der Therapie bzw. Beurteilung des Therapieerfolges im Bezug auf die Verhinderung von Folgeerkrankungen. Dazu gibt es inzwischen umfangreiche Studienergebnisse. Weil das Risiko von Komplikationen des Diabetes deutlich mit dem Hyperglykämiegrad assoziiert ist, wird ein HbA1c-Wert im Normbereich im allgemeinen als Therapieziel definiert. Eine Reduktion des HbA1c-Wertes um 1%-Punkt reduziert bei Typ 2-Diabetikern das Risiko der Komplikationen für alle diabetischen Endpunkte um 21%, um 21% für diabetesbedingte Todesfälle, um 14% für Myocardinfarkte und 37% für mikrovaskuläre Komplikationen. Studien für Typ 1-Diabetiker liefern ebenso überzeugende Ergebnisse. Die Bedeutung des HbA1c-Wertes ist mit dem Nachweis der Abhängigkeit des Auftretens von mikro- und makroangiopathischen Schädigungen des Diabetikers deutlich gestiegen.