Fachpublikationen für Ärzte

Labordiagnostik,
eine Grundvoraussetzung für einen sinnvollen Einsatz orthomolekularer Therapie

1. Freie Radikale und oxidativer Stress

Für höhere Lebewesen ist es lebensnotwendig, Energie durch das Einatmen und Ausatmen von Sauerstoff zu gewinnen. Die bei dieser Stoffwechselreaktion in geringen Mengen gebildeten radikalen Sauerstoffe sind allerdings für körpereigene Zellen toxisch und somit verantwortlich für den sogenannten oxidativen Stress. Deswegen mußte im Verlauf der Evolution ein wirksamer und komplizierter Mechanismus geschaffen werden, der die Zerstörung der Zelle durch radikale Sauerstoffverbindungen verhindert. Zusätzlich hat der menschliche Körper aber auch gelernt, die radikalen Verbindungen, die regelmäßig in den Zellen entstehen, für sich zu nutzen, indem er sie zur Abwehr von Viren und Bakterien, aber auch zur Zerstörung eigener überalterter und defekter Zellen einsetzt. Man spricht hierbei von der zellulären Immunabwehr. 

Erst seit den 70er Jahren wurde durch eine steigende Anzahl wissenschaftlichen Veröffentlichungen der Blick auf Vorgänge gerichtet, die reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS) im Körper verursachen. Durch einen vor allem in den USA verstärkten Forschungsaufwand, der auch der Aufdeckung dieser komplizierten Schutzmechanismen des Körpers gegen diese zerstörerischen Verbindungen diente, ist es heute möglich, neue Erkenntnisse über den oxidativen Stress in die medizinische Diagnostik und Therapie einfließen zu lassen.

Das komplexe System der Entstehung von oxidativem Stress soll hier erklärt werden, um besser einschätzen zu können, welche Untersuchungen notwendig sind, um die Höhe von oxidativem Stress, die Funktionsfähigkeit der Schutzmechanismen und die antioxidative Kapazität unseres Körpers, die wir gegen den oxidativen Stress mobilisieren können, messen zu können.

1.1 Die Entstehung von oxidativem Stress

Die Zellen des menschlichen Körpers bilden also durch Verwertung des Sauerstoffs die zum Leben notwendige Energie, indem sie in dafür spezialisierten Teilen der Zelle (den Mitochondrien) den Sauerstoff zu Wasser umwandeln (Reduktion des Sauerstoffs). Dabei kommt es auch stets zur Bildung von nur teilweise reduzierten und dadurch stark reaktiven Sauerstoffverbindungen, den Superoxid-Radikalen (O-2.).  Mit Hilfe eines Enzyms, der Superoxiddismutase (SOD), wird die Umwandlung dieser radikalen Verbindung in das Wasserstoffperoxid (H2O2 ) begünstigt, das dann zu anderen Sauerstoffradikalen weiterreagieren kann (Abb. 1). Diese gehen in Gegenwart von Umweltschadstoffen, mit denen der menschliche Körper ja ständig in Berührung kommt, weitere Radikalverbindungen (R.) ein.

Eine Anhäufung solcher radikalen Verbindungen ist für den oxidativen Stress verantwortlich.

Schwermetalle gehören dabei zu den wichtigsten zellulären Stressfaktoren, die nicht nur oxidativen Stress erzeugen, sondern auch die für das Überleben der Zellen wichtigen antioxidativen Schutzmechanismen hemmen, bzw. sogar verbrauchen.

Tab. 1  Quellen dieser sogenannten reaktiven O2-Spezies (ROS) :

• Krebserregende Substanzen
• Rauchen
• Schwermetallbelastung (Quecksilber, Cadmium, Palladium, Zink, Blei, usw.)
• Ozon
• UV-Licht
• Alkohol
• Medikamente
• chronische Entzündungen
• chronischer Stress
• Erhöhter Sauerstoff-Umsatz

Die Radikalbildung und damit der oxidative Stress wird vor allem durch die zunehmende Belastung durch Umweltschadstoffe, veränderte Ernährungsbedingungen (z.b. Fertiggerichte) und Genußkonsum (z.B. Zigarettenrauch) erheblich verstärkt.

Verschiedenste Erkrankungen werden heute mit dem oxidativen Stress in Zusammenhang gebracht.

Zu ihnen gehören

Atherosklerose und koronare Herzerkrankungen, Autoimmunerkrankungen oder neurodegenerative Erkrankungen (Parkinson, Alzheimer), Schädigungen der Erbsubstanz, Tumorentstehung oder generelle Alterungsprozesse.

Abb.1 Entstehung von oxidativem Stress

1.2. Mechanismen der Zerstörung durch ROS

Viele dieser reaktiven Sauerstoffverbindungen können unglücklicherweise Großmoleküle des menschlichen Körpers, wie beispielsweise Fette, Eiweiße oder Nukleinsäuren - aus letzteren wird die menschliche Erbinformation (DNS) gebildet - und andere lebenswichtige Stoffe im menschlichen Körper ungünstig verändern. Diese Vorgänge kann man sich als Kettenreaktionen vorstellen, bei denen immer mehr reaktive Radikalverbindungen entstehen und weiterreagieren.

Am Beispiel von vielfach ungesättigten Fettsäuren, die zu den Hauptbestandteilen von Zellmem-branen gehören, soll die zerstörerische Wirkung von Radikalen beschrieben werden. Diese als ”Lipidperoxidation” bezeichnete Reaktion führt zu einer veränderten Durchlässigkeit der Zellmembranen, die ja verantwortlich für den Austausch von Nährstoffen in und aus der Zelle sind, und letztlich über den Zusammenbruch des Nährstoffaustausches zur Zerstörung der Zelle.

Atherosklerose, rheumatische Erkrankungen, Diabetes,  verschiedene Lebererkrankungen, Krebs aber auch das Altern werden auf diese oxidative Zerstörung der Zellmembran zurückgeführt.

Im Verlauf der Peroxidation wird durch die Zerstörung der Fettsäureketten  Malondialdehyd gebildet, das als spezifischer Indikator für eine erhöhte Fettsäurezerstörung durch den Einfluß von Sauerstoffradikalen gilt.

Abb.2 Mechanismus der Lipidperoxidation und die Bildung von nachweisbaren Abbauprodukten

Die radikalen Abbauprodukte der Lipidzerstörung können wie alle anderen Sauerstoffradikale zu einer  Schädigung der Erbinformation führen oder Aminosäuren, die als Bausteine für die Eiweiße fungieren, verändern.

Im Falle einer Schädigung der Erbinformation hat der menschliche Organismus zwar Reparaturmechanismen entwickelt, die diesen zerstörerischen Angriffe aber nur bis zu einem gewissen Grad entgegenwirken können. Vor allem bei zunehmenden Alter nimmt die Effizienz dieser Reparaturmöglichkeiten immer mehr ab.

Die Folgen sind:

·         Störungen in der Vermehrung der Erbinformation durch Brüche in der Kette und durch Mutationen, d.h. durch Veränderungen in der Zusammensetzung der Information

·         die Entstehung von Krebsformen. 

Als Maß für die oxidative Belastung und die Effizienz des Reparatursystems wird heute eine Substanz verwendet, die bei dem oxidativen Angriff auf die Erbinformation vermehrt entsteht und im Urin nachgewiesen werden kann, 8-Hydroxy-Desoxyguanosin (8-OHdG). Diese oxidative Veränderung kann man auch vor einer Ausscheidung direkt zellulär in den Lymphozyten des periphären Blutes messen als 8-oxo-Guanin.

1.3. Mechanismen der Abwehr von radikalen Sauerstoffverbindungen

Da der menschliche Organismus ständig in verschieden hohem Maße reaktiven Sauerstoffverbindungen ausgesetzt ist, gibt es ein komplexes Abwehrsystem, in das eine Menge von sog. Antioxidantien eingebunden sind (Abb.3).

In diesem Zusammenhang spielt das schon bereits angesprochene Enzym Superoxidismutase eine bedeutende Rolle, weil es Sauerstoffradikale in das ungefährlichere Wasserstoffperoxid umwandeln kann, welches dann durch zwei weitere Enzyme, Glutathionperoxidase und Katalase in Sauerstoff und Wasser abgebaut wird.

Die Aktivität der Glutathionperoxidase ist dabei abhängig von der genügend hohen Bereitstellung von Glutathion.

Um die Reaktion erfolgreich in Richtung Glutathionperoxidase zu verschieben sind weitere Antioxidantien oder Radikalfänger notwendig, die z.T. über die Nahrung aufgenommen werden müssen. Zu ihnen gehört auch das Vitamin E, das den Abbau vielfach ungesättigter Fettsäuren in den Membranen durch radikale Sauerstoffverbindungen verhindert kann. Durch die Reaktion an den Membranen mit peroxidierten Fettsäuren wird Vitamin E selbst zu einem Radikal. Dieses kann aber wiederum durch Vitamin C, b-Carotin, Ubichinon oder andere Antioxidantien regeneriert werden.

Abb.3 Abwehrmechanismen des oxidativen Stresses

1.4. Labordiagnostische Untersuchungen zur Aufdeckung von oxidativem Stress

Heute ist die Labordiagnostik in der Lage, festzustellen, in welchem Maße oxidativer Stress den menschlichen Organismus belastet und welche Schäden bereits aufgetreten sind.

a.   Oxidative Zerstörung:

Durch die kombinierte Messung verschiedener Biomarker können genaue Angaben über die Stufe des oxidativen Stress beim Patienten gegeben werden. Es kann dadurch das Risiko einer oxidativen Zerstörung und die Vorsorgestrategien, die eine weitere Schädigung verhindern können, aufgezeigt werden.  So wird durch die Messung der Abbauprodukte der Lipidperoxidation die Zerstörung zellulärer Membranen und cardiovaskulärer Lipoproteine umschrieben, während die Messung von 8-Hydrodeoxyguanosin die oxidative Zerstörung innerhalb der Zellen, d.h.der Erbinformation angezeigt.

Malondialdehyd          5 ml EDTA – Blut          Normwert  0,36 – 1,42µmol/l

4-Hydroxynonenal    5 ml EDTA – Blut          Normwert  kleiner als 50 nmol/l

            Beides sind Hauptabbauprodukte bei der Oxidation mehrfach ungesättigter Fettsäuren, wie sie hauptsächlich in LDL zu finden sind. Hohe Konzentrationen lassen eine erhöhte Lipidperoxidation und oxidativen Stress annehmen und korrelieren mit einem erhöhten Risiko an Diabetes, Herzerkrankungen und anderen altersabhängigen Erkrankungen. Es kann auch ein Zusammenhang mit einem reduzierten Antioxidantienspiegel bestehen.

8-Hydroxy-deoxyguanosin (8-OHdG)   10 ml Morgenurin

8-oxo-Guanin             10 ml Na-Heparinvollblut

            Dieser Parameter zeigt am besten den Grad der oxidativen Zerstörung innerhalb der Zelle, d.h. in der Erbinformation, damit können mögliche Mutationen und somit das Risiko für die Bildung von Krebs dargestellt werden. 8-OHdG ist das durch oxidativen Stress veränderte Guanosin, ein Baustein der DNA, das vom Reparaturmechanismus erkannt, ausgeschnitten wurde und über den Urin ausgeschieden wird. In der Regel funktioniert der Reparaturmechanismus sehr gut, aber bei dauerhaft erhöhten oxidativem Stress ist eine ernsthafte Schädigung der Erbinformation nicht ausgeschlossen.

b.   Antioxidative Kapazität

Gesamt-Antioxidantien-Status (TAS)  5 ml Serum       Normbereich 1,3 – 1,7 mmol/l

Die gesamte Menge und Aktivität der Antioxidantien im Serum setzt sich aus ca 57% Albumin und Harnsäure, 9% Vitamin C und ca. 34% aus Vitamin E, Bilirubin, ß-Carotin und anderen nicht identifizierten Antioxidantien, aber auch Flavonoiden zusammen.

Die TAS ist abhängig bon der aktuellen oxidativen Belastung und der Summe der antioxidativen Schutzmechanismen. Ein niedriger TAS-Wert kann auf eine erhöhte Produktion von Radikalen oder auf niedrige Antioxidantienwerte zurückgehen, was durch chronische Erkrankungen wie Diabetes, falsche Ernährungsgewohnheiten, erhöhte Umweltgifte oder Rauchen ausgelöst werden kann.

Glutathionperoxidase  5 ml EDTA-Blut

Die Glutathionperoxidase ist ein für die Entgiftung der reaktiven Sauerstoffspezies wichtiges selenabhängiges Enzym. Es baut v.a. Hydroperoxide, zu denen Wasserstoffperoxid ebenso wie Lipidhydroperoxide aus den Menbranen gehören zu unschädlichen Verbindungen ab. Da die Aktivität der Glutathionperoxidase durch Vorliegen von Sauerstoffradikalen angekurbelt wird, können hohe Werte ein Hinweis auf oxidativen Stress sein.

Glutathionreduktase  5 ml Serum

Die Glutathionreduktase ist ein Enzym, das das beim Abbau von reaktiven Sauerstoffspezies oxidierte Glutathion wieder regeneriert und das aktive Glutathion für die Entgiftung so wieder bereitstellt. Bei hohem Glutathionverbrauch steigt auch der Umsatz von Glutathionreduktase.

Glutathionsystem 2 ml Blutplasma oder 5 ml EDTA-Vollblut

Glutathion ist die wichtigste reduzierende Substanz in den Zellen. Eine große Rolle spielt Glutathion bei der Entgiftung von Pilzgiften (z.b. Aflatoxine), Aldehyden, aromatischen Kohlenwasserstoffen und Pestiziden. Bei der Oxidation von Glutathion entsteht eine Schwefel-Schwefelverbindung aus zwei Glutathionmolekülen, das durch die Glutathionreduktase  wieder rückreduziert wird. Glutathion wird u.a. als wichtiger Faktor gebraucht, der die Toxine bindet um sie besser zu entgiften.

Glutathiondefizite treten auf, wenn die Vorstufen zur Produktion von Glutathion (Glycin, Glutamin oder Cystein) in zu geringen Mengen vorhanden sind, wenn ein Vitamin B12 Mangel, Schwermetallbelastung oder verstärkte Entgiftungsreaktion mit Verbrauch von Glutathion vorliegt.

Superoxiddismutase  5 ml EDTA-Blut

Superoxiddismutase ist wesentlich für die Elimination von Superoxidradikalanionen, der wichtigsten radikalen Sauerstoffverbindung, verantwortlich. Es gibt verschiedene Untergruppen von Superoxiddismutasen, die in unterschiedlichen Teilen des Körpers zu finden sind und sich dadurch unterscheiden, daß sie für ihre Aktivität verschiedene Metallionen benötigen. Die einen sind abhängig von der Anwesenheit von Kupfer und Zink, andere wiederum von Mangan.

Vitamin E 2ml Serum

Vitamin E ist eines der wichtigsten fettlöslichen Antioxidantien, die nicht im Körper gebildet werden, sondern zugeführt werden müssen. Vitamin E gibt an die radikalische Fettsäure ein Wasserstoffatom ab und beendet so die Lipidperoxidation vielfach ungesättigter Fettsäuren. Das so radikalisierte Vitamin E wird seinerseits wieder durch Vitamin C regeneriert.. Vitamin E wirk daher vorsorgend gegen Herzerkrankungen, diskutiert wird auch ein möglicher positiver Einfluß auf die Krebsprävention.

Carotenoide

Normwerte im Blut

Die Carotenoide können in sauerstofffreie (a-Carotin, ß-Carotin, Lycopin) und sauerstoffhaltige Carotinoide (Lutein, Zeaxanthin, ß-Cryptoxanthin), die sog. Xanthophylle, eingeteilt werden. Der Unterschied liegt vor allem in der Hitzestabilität, wobei erstere relativ hitzestabil sind, während Xanthophylle beim Kochvorgang zu 60-100% zerstört werden. Epidemiologische Studien zeigen, daß nicht erhitztes Gemüse eine stärkere antikanzerogene Wikung besitzt, was auf die besondere Funktion der hitzeempfindlichen Xanthophylle in der Krebsprävention hinweist.

Carotenoide wirken als Antioxidantien zum Teil stärker als Vitamin E. Die antioxidative Wirkung  nimmt wie folgt ab:

Lycopen>ß-Cryproxanthin/ß-Carotin>Lutein/Zeaxanthin>a-Carotin

Es gibt Hinweise dafür, daß die Kombination verschiedener Carotenoide den antioxidativen Nutzen verstärkt.

Ubiquinon/Coenzym Q

Ubiquinon ist ebenfalls ein potentes Antioxidans, das in allen Zellmembranen zu finden ist und als Überträger bei der Energiebildung durch den Atmungsprozess fungiert. Es neutralisiert reaktive Sauerstoffverbindungen und hemmt die Lipidperoxidation. Coenzym Q wird teilweise vom Körper synthetisiert, muß aber auch über die Nahrung aufgenommen werden.

Weiter bedeutende Antioxidantien sind Vitamin C, Selen, Zink, Cystein/Methionin, Niacin u.s.w., die im Rahmen von Vitamin- und Mineralstoffuntersuchungen behandelt werden.

c. Prooxidantien

Eisenstatus und Kupferstatus

            Eisen kann in höheren Dosen gerade im Zusammenhang mit Vitamin C prooxidativ wirken

            Es wird von Vitamin C in zweiwertiges Eisen reduziert und kann in dieser Wertigkeit ebenso

wie das zweiwertige Kupfer Wasserstoffperoxid in hochreaktive Hydoxylradikale umsetzen.

2. Die Diagose der Leistungsfähigkeit menschlicher Entgiftungssysteme

Der wichtigste eigene Abwehrmechanismus  des menschlichen Körpers sind der Umbau und Abbau von Abfallstoffen aus dem Stoffwechsel ebenso wie von giftigen Substanzen (Toxinen) aus der Umgebung, die vom Menschen aufgenommen werden.

Wenn die Aufnahmesysteme des Körpers, nämlich Haut oder Gastrointestinaltrakt, nicht intakt sind können toxische Chemikalien, Umweltgifte, Endotoxine (giftige Stoffe, die im Magendarmtrakt durch Bakterien entstehen) und andere Substanzen über Nahrung, Haut und Darm vermehrt in den Körper eindringen und somit die Entgiftungsmaschinerie in Gang setzen und belasten. So kommt es zur erhöhten Produktion von freien Radikalen, das heißt zu höherem oxidativen Stress und zu einem erhöhten Risiko einer systematischen Zerstörung des Körpers.

Die Leber ist das wichtigste Entgiftungsorgan in unserem Körper. Hier laufen zwei mit einander verbundene Entgiftungsprozesse ab, die man als Phase I und Phase II - Entgiftung bezeichnet. 

In Phase I werden Substanzen über ein komplexes Enzymsystem (Cytochrom P-450 Komplex) in ihrer Struktur so verändert, daß die Löslichkeit der Substanzen und die Reaktionsbereitschaft mit polaren Verbindungen erhöht wird. Diese Reaktion ist für den weiteren reibungslosen Abbau wichtig, produziert aber selbst eine erhöhte Menge an reaktiven Sauerstoffverbindungen, die giftig für den eigenen Organismus sind. Natürlich können sich die Zellen, in denen diese Reaktionen ablaufen, selbst vor diesen zerstörerischen Verbindungen durch Antioxidantien (Vitamin E, Vitamin C, Glutathion u.a.) schützen.

In der Phase II werden diese reaktiven Substanzen, die bis dahin nur fettlöslich und sehr reaktionsträge waren, in wasserlösliche Formen umgewandelt, die dann leichter eliminiert oder ausgescheiden werden können. Für die verschiedenen Entgiftungsreaktionen sind als Träger Glutathion, Sulfat, Glycin, Essigsäure, Cystein und Glucuronsäure notwendig, über die der Schadstoff nach außen transportiert und über den Urin oder die Gallenflüssigkeit entsorgt wird.

Abb 4.  Prinzip der Schadstoffentgiftung

Wenn ein Mensch lange genug einer erhöhten Menge toxischer Substanzen ausgesetzt ist, werden die Entgiftungssysteme ständig belastet. Dies führt zwangsläufig zu einem erhöhten oxidativen Stress, ständig hohen Mengen an Cytochrom P-450 Enzymen und einer immer mehr eingeschränkten Phase II - Entgiftungskapazität. Die Folge ist dann die Anhäufung von hochreaktiven radikalischenToxinzwischenproduten im Körper, die zunächst die Zerstörung von essentiellen Fettsäuren, die Lipidperoxidation, und letzlich eine verminderte Energieproduktion einleiten.

Man geht heute davon aus, daß dieser Mechanismus im ursächlichen Zusammenhang mit dem Chronischen Müdigkeitssyndrom (CMS) steht. Dies ist eine chronische Erkrankung, die häufig durch einen Virusinfekt, eine Impfung oder eine Operation ausgelöst wird und durch eine unerklärlich anhaltende oder wiederkehrende Müdigkeit gekennzeichnet ist. Heute bringt man diese Erkrankung sowohl mit einer verschlechterten Funktion der Organe für die Energiegewinnung, den Mitochondrien, ferner oxidativem Stress und der reduzierten Fähigkeit zu entgiften in Verbindung. Gemäß neuer Forschung ist es allem Anschein nach möglich, daß CMS dann entsteht, wenn man in erhöhtem Maße Fremd- und Giftstoffen ausgesetzt ist.

Es gibt nun in einer modernen Labordiagnostik die Möglichkeit festzustellen, ob die Entgiftung in der Leber zufriedenstellend funktioniert, was von mehreren Seiten betrachtet werden kann. Einerseits ist eine funktionelle Überprüfung der einzelnen Entgiftungsphasen möglich, andererseits kann die Aktivität der einzelnen Enzyme, die in dem Entgiftungsmechanismus aktiv sind, getestet werden.  Schließlich bieten noch genetische Tests die Möglichkeit, genetische Komponenten der Empfindlichkeit gegen Umwelterkrankungen zu untersuchen.

Heute ist bekannt, daß Umweltchemikalien und Fremdstoffe nicht von jedem Menschen gleich schnell und gut verstoffwechselt und entgiftet werden und daß auch die Anfälligkeit zur Tumorbildung individuell unterschiedlich ist. Dies ist auf geringe Veränderungen in der genetischen Erbmasse, den Genen, die auch für die Bildung und Aktivität der Entgiftungsenzyme verantwortlich sind, zurückzuführen. Derartige Veränderungen auf molekularer Ebene können heute in der Routinediagnostik analysiert werden und entsprechend in die Behandlung einer Störung im Entgiftungssystems einbezogen werden.

2.1. Funktionelle Tests

Der Vorteil dieser Funktionstests liegt darin, daß keine Blutabnahme erforderlich ist und sie einfach zu handhaben sind.

DETOX-Test:      Urinprobe gesammelt in Spezialröhrchen 5 Stunden nach Coffeineinnahme

nach einer 24-stündigen koffeinfreien Diät unter Vermeidung von bestimmten Nahrungsmitteln wird Koffein und über Cytochrome und die N-Acetyltransferase 2 verstoffwechselt. Die Mengen der im Urin bestimmten Metaboliten stellen ein Maß für die Aktivität von vier Detoxifikationsenzymen der Phase I und II dar. 

Coffein - Clearance:        2 Speichelproben 2 und 14 Stunden nach Coffeineinnahme

Über diesen Test wird die Funktion des Entgiftungssystems I, das heißt die Oxidation von Fremdstoffen und Giften aus Lebensmittelbestandteilen und -zusätzen, Medikamenten, Umweltgiften u.a. in der Leber überprüft. Bei starker Beanspruchung ist die Aktivität der dazugehörigen Enzyme sehr hoch.

Coffein wird aufgenommen und über das Entgiftungssystem I verstoffwechselt. Im Speichel kann dann die Konzentration des Coffeins und dessen Abbaugeschwindigkeit gemessen werden. Schnellerer Abbau weist auf stärkere Belastung durch Umweltgifte oder medikamente hin, während langsamerer Abbau auf eine Schädigung der Leberzellen hinweist, was ebenfalls durch Umweltgifte geschehen kann.

Benzoat - Clearance:       Urinprobe gesammelt über 4 Stunden nach Benzoateinnahme

Durch den Entgiftungsschritt II werden fettlösliche Umweltgifte und andere Fremdstoffe durch verschiedene Enzyme in der Leber wasserlöslich gemacht, indem sie an Substanzen wie Glutathion, Sulfat, Glycin, Essigsäure u.a. gebunden und über die Niere ausgeschieden werden.

Benzoesäure, zusammen mit Coffein eingenommen, wird an Glycin gebunden und bildet damit eine neue Substanz, die Hippursäure, die dann im Urin bestimmt wird. Verminderte Hippursäureausscheidung kann einerseits auf Umweltbelastung, andererseits auf das Fehlen der Bindungspartner Glycin, Glutathion o.a. hinweisen. Aber auch erhöhte Ausscheidung der Hippursäure kann eine erhöhte Belastung durch Umweltschadstoffe andeuten.

2.2. Genetische Tests

Derzeit ist die genetische Analyse verschiedener  Schadstoffabbauwege in der Leber möglich, wobei das Cytochrom-P450-System, die Glutathion-S-Transferasen und die Acetyltansferase am besten untersucht sind.

Für die Untersuchung genetisch prädisponierender Faktoren für eine eingeschränkte Entgiftungsfunktion ist pro Test 2 ml EDTA-Blut notwendig. Inzwischen ist es aber auch bereits möglich, die Tests mit einer speziellen Rachenspüllösung, bzw. Schleimhautabstrich durchzuführen.

Cytochrom P 450 Polymorphismus für die Varianten CYP 1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2D6, CYP2E1, CYP2C9, CYP2C19 und CYP 2E1

In der genetischen Analyse verschiedener Cytochrom P450-Varianten kann festgestellt werden, ob der Patient eine eingeschränkte Entgiftungskapazität der Phase I bereits in seinem Erbgut trägt. Cytochrom P450 1A1 zum Beispiel besitzt eine wichtige Funktion in der Entgiftung von Dioxin, PCB oder Benzapyrene, die hoch giftige oder sogar kanzerogene Eigenschaften haben.

Glutathion-S-Transferase Gentests für die Varanten GST-M1, GST-P1 und GST-T1

Die Glutathion-S-Transferase ist an der Entgiftungsreaktion der Phase II in der Leber (und in anderen Organen) beteiligt und hilft dabei, viele Chemikalien, aber auch Schwermetalle wie Cadmium oder Quecksilber durch die Anheftung von Glutathion an den Giftstoff zu entsorgen. Zusätzlich hat die Glutathion-S-Transferase eine wichtige Funktion in der Reduktion von oxidativem Stress in den Zellen. Bei einer durch genetische Vorbelastung verringerten Aktivität kann man sich vorstellen, daß dadurch auch ein erhöhtes Risiko an Krankheiten, wie Leberzirrhose, chron. Bronchitis oder verschiedene Krebsarten hervorgerufen wird. 

N-Acetyltransferase II Gentest

N-Acetyltansferase ist ein Enzym, das in der Phase II-Entgiftung Essigsäure z.B. auf aromatische Amine und andere Schadstoffe überträgt und somit diese abbaut. Dies kann sich im Falle einer reduzierten Aktivität dieses Enzyms bei nachgewiesener genetischer Veränderung in einem erhöhten Risiko für Karzinombildung auswirken.

1.3. Tests zur enzymatischen Wirkung

Glutathion S-Transferase Typ alpha (2 ml Serum), theta (2 ml EDTA), pi (2 ml EDTA)

Die Glutathion-S-Transferase ist entscheidend an der Entgiftung von aufgenommenen Fremd- und Giftstoffen in der Phase II beteiligt. Die Glutathion-S-Transferase überträgt Glutathion auf den Schadstoff, der dann ohne Probleme über Urin und Galle ausgeschieden werden kann. Die Glutathion-S-Transferase besteht aus einer Reihe von unterschiedlichen Formen, die jeweils unterschiedliche Schadstoffe eliminieren können. Niedrige GST-Werte können entweder durch einen genetischen Mangel (s.o.), fehlende Schadstoffbelastung oder länger anhaltende hohe Schadstoffbelastung erklärt werden. Erhöhte Werte gehen meist einem erhöhten Aufkommen von Schadstoffen einher.

3. Wie erkennt  man Vitamindefizite?

Vitaminanalysen gewinnen zunehmend an Bedeutung, da Vitamine eine wichtige Rolle in Abwehrmechanismen (z.b. gg. oxidativen Stress) und Körperfunktionen spielen.

In der Beurteilung der Vitaminversorgung der Bevölkerung werden häufig sehr kontroverse Strandpunkte vertreten. Während die einen davon ausgehen, daß es bei unseren heutigen Lebensbedingungen praktisch keine Vitaminmangelerscheinungen mehr gibt, weisen Autoren zunehmend auf mehr oder weniger starke Versorgungslücken bereits bei größeren Bevölkerungseinheiten hin.

Mögliche Einflußfaktoren für diese unterschiedlichen Bewertungen sind einerseits die Orientierung an unterschiedlichen Mangelstadien, auseinandergehenden Grenzwertfestlegungen und analytische Methodenunterschiede.

Aufgrund eines reduzierten Vitaminangebots wird im Falle vieler Vitamine auf die Körperdepots zurückgegriffen. Um der zunehmend verminderten Vitaminverfügbarkeit entgegenzuwirken, wird zunächst die Vitaminkonzentration im Blut erniedrigt und die Vitaminausscheidung im Urin reduziert. Dann wird die Bildung von stoffwechselaktiven Vitaminstufen erniedrigt, was sich ebenfalls in sinkenden Blut- und Urinwerten niederschlägt. Im weiteren Verlauf führt dies zur Aktivitätsabnahme der Enzyme und Hormone, die abhängig von Vitaminen sind. Erst jetzt findet man erste Anzeichen von Veränderungen im Stoffwechsel und äußerlich sichtbaren Veränderungen, die aber sehr häufig unspezifisch sind. Erst bei schweren Mangelzuständen entstehen pathologische Veränderungen, die einem bestimmten Enzymmangel zuzuordnen sind. Wenn zu diesem Zeitpunkt keine Vitaminergänzung begonnen wird, können diese Schäden irreparabel werden.

Zur Bestimmung von Vitaminmangel - Erscheinungen stehen uns verschiedene Analyseverfahren zur Verfügung:

- Die Konzentration von Vitaminen bzw. Metaboliten  wird in biologischem Material wie Vollblut, Serum, roten Blutkörperchen, den Erythrozyten, Urin, Liquor und Gewebe gemessen

- Indirekte Tests berücksichtigen Funktionen wie Enzymaktivität, die mit dem Status von verschiedenen Vitaminen in direktem Zusammenhang stehen

Um tatsächliche Anhaltspunkte über den Vitaminstatus zu erhalten, müssen verschiedene Vitamine in verschiedenen biologischen Materialien bestimmt werden. So sind die Vitamine B6, Biotin, Nicotinamid, Pantothensäure und Vitamin C in Blutserum und den Erythrozyten, den roten Blutkörperchen,  weitgehend gleich verteilt, während Thiamin, Riboflavin und Folsäure vorrangig in den Erythrozyten vertreten sind. Vitamin B12 und fettlösliche Vitamine A und E sind hauptsächlich in bestimmten Organen und Geweben zu finden, stehen jedoch mit dem Blutserum in Gleichgewicht, so daß eine Bestimmung in diesem bevorzugt wird.

Prinzipiell würde auch die Bestimmung im Urin den Vitaminhaushalt wiedergeben, jedoch bewirken nahrungsbedingte Einflüsse aber auch Urinsammelfehler zu erheblichen Fehlbestimmungen.

3.1. Vitaminstatus im Serum/Vollblut

DieProbennahme sollte morgens vor dem Frühstück und vor eventueller Medikamenteneinnahme

stattfinden und das Blut aus der ungestauten Vene entnommen werden. Hämolyse ist zu vermeiden. In der folgenden Aufstellung kann man die notwendigen Maßnahmenfür die einzelnen Vitamine entnehmen. Das Material zur Urinbestimmung sollte grundsätzlich lichtgeschützt versendet werden!

3.2. Funktionelle Tests für Vitamine

• Homocystein entsteht bei der Umwandlung von der Aminosäure Methionin in Cystein. Die enzymatische Umwandlung geschieht abhängig von Vitamin B6, Vitamin B12 und Folsäure. Ein erhöhter Homocysteinwert findet sich bei Mangel dieser Enzyme und ein erhöhter Homocysteinwert gilt als Risikofaktor für Arterosklerose.

• Kryptopyrrol ist eine mögliches Nebenprodukt, das bei der Synthes von Hämoglobin erratisch entstehen kann. Es besitzt die Eigenschaft Vitamin B6 und Zink zu komplexieren, der Komplex wird über den Urin ausgeschieden und so kommt es zu einem ständigen Entzug von Vitamin B6 und Zink, dem therapeutisch begegnet werden sollte, um Mangelzustände auszuschließen
   
• Vitamin B12:
  In einem Funktionstest, dem sog. Schillingtest, wird 1 mg Vitamin B12 eingenommen, wonach im Blut der Vitaminspiegel ansteigen muß. Bei fehlendem Anstieg wird dieser Test mit zusätzlicher Einnahme von Intrinsic factor, das die Aufnahme von Vitamin B12 über den Magendarmtrakt unterstützt, wiederholt. Auf diese Weise kann auch eine mögliche Aufnahmestörung analysiert werden.
  Bei Vitamin B12-Serumwerten von  unter 100 pg/ml kommt es zusätzlich zu einer meßbar erhöhten Ausscheidung der Methylmalonsäure im Urin
   
• Folsäure:
  Zur Beurteilung des Folsäurestatus eignet sich zudem die sigenannte FIGLU - Ausscheidung nach Histidinbelastung. Da der Abbau von Histidin Folsäure-abhängig ist, erhöht sich die FIGLU-Ausscheidung im Urin bei Folsäuremangel.
• Transketolase-Aktivität in den roten Blutkörperchen  ist ein Indikator für einen Vitamin B1-Mangel, da Vitamin B1 das Coenzym der Transketolase ist, einem Enzym, das beim Zuckerabbau des Körpers beteiligt ist.
   
• Vitamin B2:
  Funktionsstörungen können mit der Messung der Glutathionreduktase (GR)  aufgedeckt werden, deren Coenzym Riboflavin oder Vitamin B2 ist. Die GR ist beteiligt an der Regeneration von verbrauchtem Glutathion, das in der  Abwehr von Sauerstoffradikalen im Körper beteiligt ist.
   
• Vitamin B6:
  Durch einen Funktionstest, bei dem man 5 g Tryptophan einnehmen muß, wird dessen Abbau über Enzyme, die Transketolase-Aktivität in den roten Blutkörperchen  ist ein Indikator für einen Vitamin B1-Mangel, da Vitamin B1 das Coenzym der Transketolase ist, einem Enzym, das beim Zuckerabbau des Körpers beteiligt ist.
   
• Vitamin B2:
  Zelluläre Funktionsstörungen können mit der Messung der erythrozytären Glutathionreduktase (GR)  aufgedeckt werden, deren Coenzym Riboflavin oder Vitamin B2 ist. Die GR ist beteiligt an der Regeneration von verbrauchtem Glutathion, das in der  Abwehr von Sauerstoffradukalen im Körper beteiligt ist.

4. Mineralstoff- und Spurenelementprofil

Durch bewußte oder unbewußte Fehl- und Mangelernährung wird die Entstehung von Krankheiten beeinflußt, die heute an der Spitze der Todesursachen in industrialisierten und hoch entwickelten Gebieten unserer Welt liegen. Unsere heutigen Eßgewohnheiten und die hochentwickelten Lebensmitteltechnologien lassen zunehmend eine Diskrepanz zwischen Bedarf und tatsächlicher Aufnahme lebensnotwendiger Stoffe entstehen.

In diesem Zusammenhang ist neben den Vitaminen die Zusammensetzung der Mineralstoffe und die sog. Spurenelemente im Körper von großer Bedeutung. Obwohl sie nur etwa 0,01% des Körpergewichtes ausmachen, ermöglichen und erhalten Spurenelemente zusammen mit Mineralstoffen das Leben. Von neun Elementen weiß man, daß sie für den Menschen unbedingt lebensnotwendig sind, Eisen, Zink, Kupfer, Mangan, Jod, Molybdän, Chrom, Selen, zumindest weitere drei, Fluor, Vanadium, Silizium, sind ebenfalls lebensnotwendig. Andere wieder sind bereits in Spuren schädlich. Zu ihnen gehören Blei, Quecksilber, Cadmium und Arsen.

Da die sog. essentiellen Mineralstoffe vom menschlichen Körper nicht selbst synthetisiert werden können, ist er auf eine ausreichende und ständige Zufuhr durch die Nahrung angewiesen. Ein Mangel kann für Funktionsstörungen und Krankheiten verantwortlich sein - ein Überfluß kann oft sogar toxische Wirkung haben. Weitgehend unbekannt war bisher in vielen Fällen die gegenseitige Beeinflussung der Spurenelemente.

Moderne Verfahren der analytischen Chemie, wie beispielsweise flammenfreie atomare Absorptionsspektroskopie oder Analyse mittels Neutronenaktivierung sind in der Lage Spurenelemente bereits in Konzentrationen von unter 0,1 Millionstel zu unterscheiden. Um ein aussagekräftiges Bild des Elemetstatus erlangen zu können, muß darüber entschieden werden, aus welchem Teil des Körpers die Analyse erfolgen soll.

Beim lebenden Patienten steht normalerweise nur eine eher geringe Auswahl an Möglichkeiten zur Probennahme zur Verfügung. Blei sollte eigentlich am besten in den Knochen, Kadmium in der Leber oder den Nieren bestimmt werden. In der täglichen Praxis gibt es aber nur sehr beschränkt die Möglichkeit, spezifisch Körpergewebe zu entnehmen, obwohl der Hauptteil der Mineralstoffe im Inneren der Zellen zu finden ist.

In der täglichen Routine werden deswegen andere weniger invasive Methoden der Analyse vorgezogen, die eine weniger aufwendige Probennahme verlangen. Zu nennen wären Blutuntersuchungen in Plasma und Vollblut und Urin. Jede dieser Untersuchungen zeigt uns unterschiedliche Zustände der Mineralzusammensetzung im Körper an.

Die Blutanalysen reflektieren den aktuellen Mineral-Stand in und außerhalb der Zellen, während im Urin nur die Mineralien zu finden sind, die gerade ausgeschieden werden, was den Urin eher begrenzt einsetzbar macht.

Mineralien und ihre wichtigsten Bestimmungsmaterialien

• Aluminium  Plasma/ Urin
• Blei Vollblut/ Urin
• Cadmium Urin/  Vollblut
• Chrom Urin/ Serum
• Cobalt Urin
• Eisen Serum, (Serumferritin, Eisenbindungskapazität, freie Eisenporphyrine)
• Gold Nägel/ Haare/ Urin/ (Plasma)
• Kupfer Plasma/ Haare/ (Sammelurin)
• Mangan Plasma/ S.urin/ Stuhl/ Haare
• Molybdän Plasma/ Urin/ Haar
• Nickel Urin/ Plasma/ (Haar)
• Palladium Urin/ Haar/ Vollblut
• Platin Urin/ Plasma/ Haare
• Quecksilber Vollblut/ prox.Haare/Urin
• Selen Plasma/ Urin/ Haar/ Glutathionp.
• Strontium Urin/ Haare
• Thallium Urin/ Faeces/ Haare
• Titan Urin
• Zink Urin, Haare

4.1. Die Blutanalyse

Je nach diagnostischer Fragestellung können repräsentative Proben des Organismus untersucht werden. Üblicherweise ist das Blut deswegen ein geeignetes Untersuchungsmaterial, weil es ein Transportmedium zwischen allen Teilen des Organismus darstellt und Signalcharakter für biochemische Veränderung auch in schwer unzugänglichen Organen haben kann. Trotzdem stößt die Aussagekraft von Mineralbestimmungen im Blut auf Grenzen, da das Blut eben nur bedingt einen Ausgleichs- und Balance-Indikator für den laufenden Austausch an Spurenelementen zwischen den verschiedenen Organen darstellt.

So zeigt ein manifester Zinkmangel zunächst über längere Zeit keine Veränderungen im Blut, da Muskel und Knochengewebe reichliche Reserven anhäufen, auch wenn sie keine wirklichen Speicherorgane haben. Andererseits kann durch operative Eingriffe, größere Wunden oder Verbrennungen zu schnellen, aber kurzfristigen Zinkveränderungen im Blut führen.

Eine Mineraluntersuchung im Blut zeigt also in erster Linie den durchschnittlichen Versorgungsstatus und Verbrauchsrate von Spurenelementen und Mineralstoffen an und nicht so sehr die genauen Mengenverhältnisse in den einzelnen Organen.

Die Analyse im Blut erfolgt entweder im Plasma, d.h. im farblosen Teil des Blutes, im Vollblut oder den Erythrozyten, den roten Blutkörperchen Plasma und Serum sind dazu geeignet, um einen aktuellen Stand oder kurzzeitige Veränderungen  darzustellen.

In der Literatur liegen dabei die meisten Messungen für Mineralstoffkonzentrationen in Serum und Plasma vor, so daß sich die Messungen auf relativ genaue Normwerte stützen können

Ein relativ aussagekräftiger Parameter ist die Bestimmung von Mineralien in den Erythrozyten, die wegen ihrer mittleren Lebensdauer von etwa 120 Tagen auch chronische Verluste und Mangelzustände widerspiegeln könnem.

Probennahme:

Bei medizinische Untersuchungen in biologischem Material kommt es auch auf eine richtige Probennahme an. Denn trotz der geringen Konzentration der Mineralien im menschlichen Körper  sollten Verunreinigungen, soweit möglich, v.a. bei Substanzen, die in der Natur allgegenwärtig sind, ausgeschlossen werden. Zu ihnen gehören Zink oder Kupfer, aber auch Mangan und Chrom. Zur Abnahme dieser Parameter gibt es spezielle Metallanalytikprobennahmesets, die Kontaminationen während der Probennahme nahezu ausschließen.

Bereits bei der Blutennahme sollen deswegen Vorsichtmaßnahmen getroffen werden,  größter Wert auf Kontaminationsfreiheit des Abnahmegerätes (teflonbeschichtete Kanülen, Plastikröhrchen) gelegt werden und Hämolyse vermieden werden.

Individuelle Einflußgrößen

Das Mineralprofil kann aufgrund physiologischer Einflüsse wie Alter, Geschlecht, Ernährung, Schwangerschaft schwanken. All diese Faktoren sollten deswegen in Form einer ausführlichen Anamnese in die Beurteilung mit einbezogen werden.

Normbereiche der Vollblutanalyse

Aus einem Lithiumheparinblut wird eine Analyse auf Spurenelemente und toxische Metalle durch geführt und dazu ein ausführlicher Sonderbefund erstellt.