Nicht-invasive Untersuchung von Stoffwechselprozessen bei kindlichen DM 1 Patienten über volatile Verbindungen im Atemgas

• Antragsteller: Dr. Phillip Trefz
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314725332

Diabetes mellitus Typ 1 in pädiatrischen Patienten kann als Prototyp klinisch relevanter Stoffwechselerkrankungen angesehen werden. Die nicht-invasive Analyse der Atemluft bietet ein einzigartiges Potential für grundlegende und wiederholte Untersuchungen an pädiatrischen Patienten mit einem Diabetes mellitus Typ 1. Insbesondere im Bereich der Pädiatrie wäre der Einsatz nicht-invasiver Methoden wünschenswert, da wiederholte invasive Untersuchungen durch die Abneigung der kindlichen Patienten gegenüber invasiven Verfahren erschwert bzw. behindert werden. Ziel des Projektes ist es, an Kindern mit einem DM Typ 1 mit Hilfe des nicht-invasiven VOC Monitorings volatile Biomarker für metabolische Prozesse und Veränderungen relativ zu gesunden Kindern und Jugendlichen zu identifizieren und zu validieren. Da Untersuchungen zu VOC Profilen bei pädiatrischen Patienten, abgesehen von Aceton und Isopren, bislang nicht verfügbar sind soll die Kombination aus innovativer VOC Analytik und (etabliertem) klinischen Monitoring, grundlegende und komplementäre Ergebnisse zum Verlauf des DM1 bei Kindern liefern. Neben der Identifizierung potentieller nicht-invasiver Marker wird auch die Variabilität der Markerprofile im zeitlichen Verlauf untersucht, insbesondere im Zusammenhang mit Stoffwechselprozessen, die einer großen Schwankungsbreite unterliegen. Nach der Identifizierung potentieller Biomarker über laborbasierte Messtechniken (NTME-GC-MS), soll deshalb deren Relation zur glykämischen Variabilität mittels hochauf-lösender Echtzeit-Massenspektrometrie (PTR-ToF-MS) eingehend untersucht werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf volatile Marker gerichtet, die mit dem Glukose- und Lipidstoffwechsel und oxidativem Stress in Verbindung stehen. Hintergrund für diese Auswahl ist die Bedeutung von Hypo- und Hyperglykämien, ketoazidotischen Zuständen und Zellschädigung durch reaktive Sauerstoffspezies im Krankheitsverlauf des DM (1).In einer Querschnittsstudie mit über 100 Probanden sowie einer Studie mit parallel durchgeführtem kontinuierlichem Glukosemonitoring wird im Detail den folgenden Fragestellungen nachgegangen: Identifizierung und Charakterisierung des Atemgasmetaboloms bei pädiatrischen Diabetes mellitus Typ 1 Patienten.Definition von Unterschieden in den VOC Profilen bezüglich Konzentrationen oder Variabilität zwischen Patienten mit DM 1 und Kontrollen.Bestimmung der Sensitivität und Spezifität der Atemgas Marker bezüglich der Erkennung von Hyper- und Hypoglykämien sowie ketoazidotischen Zuständen im Vergleich mit konventionellen Diagnoseverfahren (CGM, Serummarker etc.).Neben dem wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn bezüglich Pathophysiologie und Krankheitsverlauf ist perspektivisch eine Verbesserung des Patientenoutcomes durch eine vereinfachte, nichtinvasive Therapiekontrolle zu erwarten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Dagmar-Christiane Fischer; Dr. Wolfram Miekisch; Professor Dr. Jochen Schubert