Calcium Isotopenbestimmung zur Osteoporosediagnostik

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Einführung

Die Diagnose einer Osteoporose wird üblicherweise radiologisch mit dem DXA-Verfahren gestellt. Hierbei wird die Röntgendichte der Knochen gemessen. Das Verfahren hat prinzipbedingt den Nachteil, dass die Diagnose erst gestellt werden kann, wenn schon Knochensubstanz abgebaut ist. Auch kann erst nach einiger Zeit (Jahren) beurteilt werden, ob eine Therapie wirkt. Die Strahlenbelastung des Patienten stellt einen zusätzlichen Nachteil dar.

Die bessere Methode ist die Messung des Knochenumsatzes. Hierbei bietet sich der Calciumumsatz an. Dieses wurde z.B. in einer 17 wöchigen Studie der NASA gemacht (J.Skulan et al 2007) um einzuschätzen, welchen Einfluss Aldendronat und Bettruhe auf den Knochensubstanz haben.

Mit dem neuen Verfahren kann der Calciumumsatz gemessen werden. Es bietet folgende Vorteile:

  • Die Diagnose Osteoporose kann gestellt werden, bevor größere Mengen an Knochensubstanz abgebaut sind.
  • Nach kurzer Zeit (Tage bis Wochen) kann die Wirksamkeit einer Therapie beurteilt werden.
  • Keine Strahlenbelastung des Patienten, da sämtliche Substanzen nicht radioaktiv sind

Prinzip

Knochen sind der Calciumspeicher des Menschen. Calcium (Ca++) kommt in der Nahrung in verschieden schweren Isotopen z.B. 42Ca oder 44Ca vor. Isotope reagieren chemisch gleich, sind aber unterschiedlich schwer. Die Calcium Isotope sind stabil und nicht radioaktiv.

Leichte Ca-Isotope durchlaufen chemische Reaktionen schneller als schwere und reichern sich am Ende des Prozesses an (beim Menschen im Knochen). Weil leichte Ca-Isotope schneller reagieren, werden beim Knochenaufbau überwiegend leichte Ca-Isotope (42Ca)eingebaut.

Wenn vermehrt leichte Ca-Isotope im Knochen eingebaut werden, bleiben in Blut/ Urin mehr schwere Ca-Isotope (44Ca) zurück. Dieses ist mit unserem neuen Verfahren messbar. Beim Abbau von Knochensubstanz (z.B. Osteoporose) geschieht das Umgekehrte. Es kommen vermehrt leichte Ca-Isotope aus dem Knochen in Blut/Urin. Auch dieses ist messbar. Fig 1 zeigt die Unsterschiede des Calcium Isotope Marker(CIM) in Verschiedenen Materialien bei Gesunden und Osteoporosekranken.

Diagramm_Ca-Isotopenverhaeltnisse_bei_Osteop_in_diff_Material

Fig 1: Mean Ca isotope values in women with (n=14) and without osteoporosis (n=66). Ca isotope values in blood and serum are plotted with their corresponding mean values for the diet, feces and calculated mean value for the bone (see details in the text). There is no statistical difference in Ca isotope values between the two groups concerning the diet (p=0.3) or the feces (p=0.6). However, women suffering from DXA diagnosed osteoporosis showed significantly lower δ44/42CaBlood (p<0.001) and δ44/42CaUrine (p=0.004) values than those not suffering from osteoporosis. With the kind permission of Prof. Eisenhauer, Kiel, Germany

 

Aus dem Verhältnis 42Ca/ 44Ca (δ44/42Ca) kann geschlossen werden, ob Knochen auf- oder abgebaut wird. Die Messung spiegelt den Calciumaufbau/-verlust wieder, der in Gramm/ Tag umgerechnet werden kann. Der Algorithmus wir von uns in Kürze hier eingefügt.

Grenzen des Verfahrens:

  • In den Nierentubuli wird Calcium rückresorbiert. Hierbei kommt es auch zu einer vermehrten Rückresorption leichter Calciumisotope. Bei Niereninsuffizienz ist diese Rückresorption geringer. Es kommt zu einer Erniedrigung des (δ44/42Ca) im Blut und zu einer Erhöhung im Urin. Das Messverfahren zur Osteoporosediagnostik wird hierdurch gestört. Aus diesem Grunde wird eine Niereninsuffizienz bei der Messung routinemäßig ausgeschlossen.
    Es zeichnet sich ab, dass das δ44/42Ca mit der Rückresorptionsrate der Nierentubuli korreliert. Es besteht der Verdacht, dass mit dem Verfahren auch frühe Phasen der Niereninsuffizienz detektierbar sind. Ob dieses zutrifft, wird von uns klinisch überprüft.
  • Vegane oder vegetarische Ernährung hat einen geringen Einfluss.
  • Der Einfluss von Frakturen ist unbekannt. Drei Monate Abstand werden empfohlen.
  • Stärkere körperliche Aktivität führt kurzzeitig zu Schwankungen. Die Bestimmung muss nach mehreren Stunden Ruhe bzw. nach der Nachtruhe stattfinden.
  • Es wird die Veränderung der Knochendichte gemessen. Eine Aussage über die aktuelle Dichte ist nur mittels DXA Verfahren möglich.

Studienlage:

In Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein in Kiel, dem GEOMAR – Helmholz Zentrum,  Prof. Eisenhauer und Osteolabs GmbH in Kiel und der Fa. CRC Kiel wurden klinischen Studien OSTEOGEO (100 postmenopausale Frauen, Calcium Isotope Ratios in Blood and Urine: a new Biomarker for the Diagnosis of Osteoporosis, Bone Reports) und „Peak Bone“ (30 gesunde prä-menopausalen Frauen) durchgeführt. Die Peak Bone Studie wird in Kürze veröffentlicht.

Mit einer Sensitivität von 100% wurden mittels Calcium Isotope Marker(CIM) alle Osteoporosekranken erkannt. Es wurden erwartungsgemäß zusätzliche osteoporosekranke Frauen gefunden (Spezifität 55 %). Dieses kann durch die Erkennung von Calciumverlust bereits in früheren Stadien und der Betrachtung des gesamten Skeletts erklärt werden.
Bedingt durch die höhere Spezifität gegenüber dem DXA-Verfahren ist die Korrelationen für Blut und Urin mit den T-Werten zwar statistisch signifikant, aber nur moderat bis schwach korreliert (r= 0.316, p=0.004 für Blut; r=0.245, p=0.028 für Urin.).

Die Beurteilung von Calcium Isotopenverhältnissen wurde bereits in mehreren Studien zur Beurteilung des Knochenumsatzes verwendet. (Rangarajan et al. 2018), (J.Skulan et al 2007)

Material:

Der Calciumaufbau und damit das δ44/42Ca schwanken tageszeitabhängig bei stärkerer körperlicher Aktivität (z.B. Marathonlauf) und Nahrungszufuhr. Die Blut- und Urinabnahme muss nach mehreren Stunden Ruhe bzw. nach der Nachtruhe erfolgen.

  • 2ml Nüchternserum, morgens abgenommen und
  • 10ml erster Morgenurin (angesäuert) und
  • Ausgefüllter Anamnesebogen mit Einverständniserklärung des Patienten zur wissenschaftlichen Verwendung der Patientendaten zwecks Weiterentwicklung.

Bitte Spezialröhrchen bei uns anfordern Tel.: 0431 /220 10 333, Haltbarkeit: 1 Woche im Kühlschrank.

Abrechnung:

Die Untersuchung ist neu, noch sehr aufwendig und keine Leistung der gesetzlichen Krankenkasse. Bei privaten Krankenversicherungen bitten wir, dass der Patient die Kostenübernahme vorher klärt. Hierfür haben wir eine ärztliche Bescheinigung vorbereitet. Wir wären Ihrem Patienten über Informationen bezüglich der Abrechnung mit seiner privaten Krankenkasse dankbar.

Privatabrechnung:
GOÄ 1,15 analog: 2×3555, 2×3585, 1×3742, 2×4078, 2×4079; 1×4138, 4×4210 = 424,31€

Für gesetzlich Versicherte gibt es die Möglichkeit die Messung als “Individuelle Gesundheitsleistung” (IGEL) durchführen zu lassen. In diesem Falle muss der Patient die Kosten regelhaft selber tragen. Zur Zeit werden unsererseits erste Gespräche mit gesetzlichen Krankenkassen durchgeführt, wobei noch nicht absehbar ist ob, wann oder unter welchen Bedingungen die Bestimmung übernommen wird.

IGEL-Leistung:
GOÄ 1,0 analog: 2×3555, 2×3585, 1×3742, 2×4078, 2×4079; 1×4138, 4×4210 = 359,72€

Wenn indiziert über Muster 10: Gesamt Ca, Kreatinin, Cystatin C, 25-OH-Vitamin D, Ca im Urin, Kreatinin im Urin.
Dann zusätzlich nur Ca Isotopenbestimmung Blut und Urin als IGEL: 317,08€.
Zwecks Vergleichbarkeit sollten alle Untersuchungen in unserem Labor durchgeführt werden.

Sonstiges:

Informationsflyer und Patientenflyer zum Auslegen im Wartezimmer können von uns bezogen werden. Wir werden des häufigeren von Patienten gefragt, wer die Untersuchung durchführen lässt. Hierzu brauchen wir Partnerärzte. Um sich als Partnerarzt anzumelden klicken Sie bitte hier.

Da das Verfahren noch sehr aufwendig ist, bitten wir den Patienten aufzuklären, dass er auf den ärztlichen Befund mindesten zwei Wochen warten muss.

 

Dr. med. Thomas Lorentz