Störungen des Stoffwechsels sind eine Domäne der klinischen Chemie, da sie oft nur so nachweisbar sind. Aber auch andere Erkrankungen können zu einer veränderten Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten führen. Eine Auswahl an Aufgabenstellungen der klinischen Chemie wird im folgenden an ausgesuchten Beispielen gezeigt.

1 Angeborene Stoffwechselstörungen 
Falls eine geeignete Behandlungsmöglichkeit besteht, müssen schwerwiegende angeborene Störungen des Stoffwechsels rasch nach der Geburt festgestellt werden. In der Schweiz besteht ein sogenanntes Screeningprogramm, bei dem alle Neugeborenen auf verschiedene Erkrankungen untersucht werden. Dazu wird eine Blutprobe an ein spezialisiertes Zentrum verschickt.

Beispiel: angeborene Stoffwechselstörung: Phenylketonurie (=PKU)
Phenylalanin ist eine Aminosäure, die als Bestandteil von Proteinen mit der Nahrung aufgenommen wird. Im Stoffwechsel wird Phenylalanin durch Einwirkung des Enzyms Phenylalaninhydroxylase zu Tyrosin umgewandelt. Ein vererbter Mangel an Phenylalaninhydroxylase führt zu einem Block im Stoffwechsel mit entsprechendem Anstieg des Phenylalanins im Organismus.
Die daraus resultierenden Veränderungen im Stoffwechsel können durch Methoden der klinischen Chemie nachgewiesen werden, so dass die Diagnose gestellt und eine Therapie in Form einer phenylalaninarmen Diät eingeleitet werden kann. Ohne Therapie kommt es zu einer schweren Schädigung des Gehirns.

In der Schweiz werden Neugeborene auf folgende Erkrankungen untersucht:

• Phenylketonurie (siehe oben)
• Ahornsirupkrankheit: Störung im Aminosäurestoffwechsel
• Galactosämie: Enzymmangel im Zuckerstoffwechsel
• primäre Hypothyreose: Unterfunktion der Schilddrüse
• 17 OH-Progesteron (21-Hydroxylasemangel): Störung im Hormonstoffwechsel

Wird eine Erkrankung bereits vor der Geburt diagnostiziert, so spricht man von Praenataldiagnostik.

2 Erworbene Stoffwechselstörungen 
Bei den meisten Erkrankungen handelt es sich jedoch nicht um primäre Störungen des Stoffwechsels, sondern im Vordergrund steht die Schädigung von Organen, Geweben bzw. Zellen aus verschiedensten Gründen wie Infektionen, mangelnde Durchblutung, Wachstum von Tumoren usw. Aber auch Organ-, Gewebe- oder Zellschädigungen können den Stoffwechsel und damit die Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten beeinflussen. 

Beispiel: Diabetes mellitus
Beim Diabetes mellitus (“Zuckerkrankheit”) liegt ein Mangel an Insulin vor. Das Hormon Insulin wird von der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) gebildet und sorgt für die Umsetzung des Zuckers (Glucose) im Stoffwechsel. Zerstörung der insulinproduzierenden Zellen führt zu einem Mangel an Insulin, so dass der Glucosegehalt des Blutes stark ansteigt und Glucose in erheblichen Mengen im Urin ausgeschieden wird. Die Messung der Glucosekonzentrationen in Blut und Urin ermöglicht nicht nur die Diagnose eines Diabetes, sondern gibt auch wichtige Hinweise bei der Behandlung.

3 Zellschädigungen 
Bei Schädigung der Zellmembran oder bei Zelluntergang werden Zellbestandteile an die Körperflüssigkeiten abgegeben. Dadurch ist es der klinischen Chemie möglich, beispielsweise durch Untersuchung von Blut, Rückschlüsse auf die betroffenen Organe zu ziehen.

Beispiel: Freisetzung von Zellbestandteilen nach Gewebsschädigung
In den Herzmuskelzellen findet sich das Enzym Creatinkinase (CK). Bei einem Herzinfarkt sterben Herzmuskelzellen wegen der mangelnder Durchblutung ab und geben dabei den Zellinhalt frei, der teils von Fresszellen, teils vom Blut aufgenommen wird. Durch klinisch-chemische Methoden lässt sich u.a. eine erhöhte Konzentration des Enzyms Creatinkinase im Blut nachweisen und damit auch eine Schädigung von Muskelzellen.

Beispiel: Organversagen (“Insuffizienz”)
Schädigung der Nieren führt u.a. zu einer veränderten Zusammensetzung des Urins. Der Urin kann mit chemischen Methoden oder nach entsprechender Vorbereitung mikroskopisch untersucht werden. Im Blut ist ein Anstieg sogenannter “harnpflichtiger” Substanzen (z.B. Creatinin) messbar.

4 Versorgung der Gewebe mit Sauerstoff 
Durch Messung der beiden wichtigsten Gase, Sauerstoff (O2) und Kohlendioxid (CO2) im Blut lässt sich die lebensnotwendige Versorgung der Gewebe mit Sauerstoff bzw. der Abtransport des beim Stoffwechsel anfallenden Kohlendioxids überprüfen. Dazu werden spezielle Geräte eingesetzt, sog. Blutgasgeräte, mit denen sich im gleichen Arbeitsgang auch das Verhältnis zwischen Säuren und Basen im Organismus kontrollieren lässt (Säure-Basen-Status).

5 Biologische Abwehr 
In den Organismus eingedrungene fremde Zellen, Bakterien, Viren oder besonders bei allergischer Veranlagung auch grössere Moleküle werden vom Organismus als fremd erkannt und mit verschiedenen Mitteln bekämpft.

Beispiel: CRP
Bei akuten Entzündungen, z.B. bei bakteriellen Erkrankungen, tritt im Blut in hoher Konzentration das C-reaktive Protein (CRP) auf, das bei Gesunden praktisch nicht nachweisbar ist.

6 Bösartige Tumore 
Tumore bestehen aus entarteten Zellen. Einige bösartige Tumore setzen in relativ grosser Menge Substanzen frei, die von gesunden Zellen nicht oder nur in sehr kleinen Mengen freigesetzt werden. Diese Substanzen werden als Tumormarker bezeichnet.

Beispiel: CEA
Karzinome des Darmtraktes setzen besonders in fortgeschrittenen Stadien den Tumormarker CEA (Carcinoembryonales Antigen) frei. CEA kann durch sehr empfindliche Messungen auch im Blut nachgewiesen werden.

7 Messung von Medikamentenspiegeln 
Trotz Verabreichung der gleichen Dosis können die Blutspiegel von Medikamenten von Patient zu Patient stark schwanken. Diese Schwankungen können beispielsweise durch unterschiedliche Aufnahme des Medikaments im Darm bedingt sein. Um Über- oder Unterdosierungen zu vermeiden, wird bei einigen Medikamenten der Blutspiegel gemessen.

Beispiel: Messung des Antibiotikums Gentamycin
Gentamycin ist ein Antibiotikum mit einem weiten Wirkungsspektrum. Eine Überdosierung kann jedoch zu Gehör- und Nierenschädigung oder sogar zum Atemstillstand führen. Durch Messung des Gentamycinspiegels im Blut ist eine Überwachung der Therapie möglich.

8 Nachweis von Drogen 
Die Einnahme von Drogen wird vorzugsweise durch Untersuchung des Urins nachgewiesen. 

Beispiel: Cannabis wird im Fettgewebe gespeichert und während Tagen im Urin ausgeschieden, so dass der Nachweis auch eine Woche nach Konsumation noch möglich sein kann.

9 Nachweis von Parasiten 
Parasiten können vorallem in Stuhlproben nachgewiesen werden.

Beispiel: Ascaris lumbricoides
Der Spulwurm (Ascaris lumbricoides) kann mit ungekochtem Gemüse, Salat oder Obst aufgenommen werden. Falls es nicht gelingt, den Parasiten im Stuhl direkt nachzuweisen, so kann die Diagnose eines Wurmbefalls durch den Nachweis von Ascarideneier im Stuhl des Patienten trotzdem gelingen.

10 Nachweis von genetischen Veränderungen 
Viele Krankheiten entwickeln sich auf der Grundlage einer genetischen Disposition. Genetische Varianten (d.h. bestimmte Sequenzen in der DNA) können beispielsweise mittels PCR (polymerase chain reaction) nachgewiesen werden.

Beispiel: Nachweis der genetischen Disposition einer pathologischen Eisenspeicherung (Hämochromatose).

04.11.2001 / hpk