Quantifizierung der Erythronsäure im Serum von Diabetikern, Nicht-Diabetikern und Dialysepatienten

Abstract

Fruktoselysine können neben der nichtoxidativen Bildung der Advanced Glycosylation End-Products (AGE-Produkte) auch oxidativ gespalten werden. Dabei entstehen die sogenannten Glukoxidationsprodukte, zu denen Carboxymethyllysin (CML) und Erythronsäure gehören. Während CML inzwischen in verschiedenen menschlichen Geweben (z.B. Linsenprotein, Sehnen- und Hautkollagen), Serum und Urin nachgewiesen wurde und inzwischen als Indikator für autoxidative Reaktionen angesehen wird, hat die Erythronsäure bisher wenig Beachtung gefunden.

Um die Bedeutung der Erythronsäure zu untersuchen, wurden im Rahmen dieser Arbeit zwei gleichwertige gaschromatographisch-massenspektrometrische (GC-MS) Methoden entwickelt, die auf der Öffnung des Laktonrings und somit auf der ausschließlichen Quantifizierung der offenen Erythronsäure basieren. Für die Auswertung wurde Serum von 139 Diabetikern, 95 nicht diabetischen Kontrollpersonen und 35 Dialysepatienten untersucht. Die Erythronsäurekonzentration ist bei Diabetikern mit 1,40 +/- 0,08 mg/l (Mittelwert +/- Standardfehler) signifikant erhöht gegenüber den Kontrollpatienten mit 0,94 +/- 0,04 mg/l. Die Dialyse-patienten weisen mit Erythronsäurekonzentrationen von 8,17 +/- 0,38 mg/l vor Dialyse um den Faktor 5,8 größere Werte auf, als die Diabetiker und selbst nach Dialyse sind die Erythron-säurekonzentrationen mit 3,35 +/- 0,19 mg/l noch 2,3-fach höher als bei Diabetikern.

Die Auswertung der gesammelten Patientendaten ergab keine Signifikanz zwischen der Erythronsäurekonzentration und Alter, Geschlecht, BMI, Diabetestyp, Diabetesdauer, Nephropathie, Retinopathie und Begleiterkrankungen (Hypertonie u./o. pAVK). Auch die Laborparameter HbA1c und Blutglukose zeigten keine signifikante Korrelation. Aus der hochsignifikant erhöhten Serumkonzentration der Erythronsäure bei Diabetikern verglichen mit Nicht-Diabetikern lässt sich folgern, dass die hyperglykämische Stoffwechsellage für die Bildung der Erythronsäure maßgeblich ist. Da die Glukoxidation auf der oxidativen Spaltung beruht, spielt auch der bei Diabetikern erhöhte oxidative Stress eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse der Dialysepatienten zeigen, dass eine intakte Nierenfunktion zur Elimierung der Erythronsäure notwendig ist, und dass sie durch Dialyse zu ca. 60 % beseitigt wird. Entscheidend ist dabei der bei Dialysepatienten massiv erhöhte oxidative Stress.

Erythronic acid and Carboxymethyllysine (CML) are glucoxidation products formed by oxidative cleavage of Fructoselysine. While CML has been detected in different human tissues such as lens proteins, tendon and skin collagen, serum and urine. As an possible indicator of autoxidative reactions, erythronic acid has not yet been in the focus of scientific surveys.

Two gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) methods for the analysis of erythronic acid after complete conversion of the lactone to the open form have been developed. Serum of 139 diabetic, 95 normal and 25 uremic subjects have been analysed. The concentration of erythronic acid in the serum of diabetic subjects was 1,40 +/- 0,08 mg/l (mean +/- SEM) which is highly significant compared to control subjects with 0,94 +/- 0,04 mg/l. Uremic patients had an overall average of 8,17 +/- 0,38 mg/l before dialyses, that is an almost sixfold higher serum concentrations of erythronic acid compared to diabetic patients. After dialyses the concentration of erythronic acid decreased to an average of 3,35 +/- 0,19 mg/l, which is still about 2,3fold higher compared to diabetic subjects and remained highly significant.

There were no significant correlations between erythronic acid concentration and age, sex, Body mass Index, duration of diabetes, HbA1c or plasma glucose. Type of Diabetes, Nephropathy, Retinopathy or other overt diseases (for example hypertension) did not show a significant influence on the concentration of erythronic acid.

The highly significant increased serum concentration of erythronic acid of diabetic patients compared with normal subjects indicate, that hyperglycaemia is one major condition for the formation of erythronic acid. Because glucoxidation depends on the oxidative cleavage the increased oxidative stress of diabetic patients should likewise be an important factor. The results of the uremic subjects indicate, that a normal kidney function is necessary to excrete erythronic acid, which is done by dialyses in 60%. In this case the massive increased oxidative stress uremic patients suffer, plays a major role.