dc.contributor.author
Schmid, Johanna
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:29:19Z
dc.date.available
2010-08-13T08:08:55.715Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/7981
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12180
dc.description.abstract
Die Mukoviszidose bzw. Cystische Fibrose (CF) als autosomal-rezessiv vererbte
Multisystemerkrankung führt durch Funktionsstörung und –verlust der exokrinen
Drüsen des Organismus unter anderem zu chronisch bronchialer Entzündung und
Infektion. Nach wie vor ist es nicht möglich, durch nicht-invasive
diagnostische Messmethoden ein objektives Bild des Entzündungsstatus der Lunge
wiederzugeben. Lediglich indirekte Parameter wie zum Beispiel die
Lungenfunktionsdiagnostik stehen zur Verfügung. Chronische Entzündungsprozesse
tragen zu vermehrter Lipid-Peroxidation bei, mit flüchtigen organischen
Spurengasen (=VOC) in der Atemluft als mögliche Endprodukte dieser Reaktion.
Die Atemgasanalyse bietet daher eine potentielle Nachweismöglichkeit dieser
Prozesse an und wurde mehrfach bei Arbeiten über pulmonale und extrapulmonale
Erkrankungen eingesetzt, jedoch ohne eindeutige Ergebnisse oder einheitliche
Messmethoden. Stickstoffmonoxid wird ebenfalls über die Atemluft freigesetzt.
Dabei korrelieren erhöhte Konzentrationen bei atopischem Asthma bronchiale mit
der Entzündungsaktivität, bei CF hingegen zeigen frühere Arbeiten normale bis
erniedrigte Werte im Vergleich mit gesunden Probanden. Ziel dieser Arbeit war
es erstens zu untersuchen, ob sich Atemgasproben von gesunden und an CF
erkrankten Versuchspersonen im Kindes- und Jugendalter hinsichtlich ihrer VOC-
Konzentrationen unterscheiden und somit diese als diagnostische Parameter für
CF zu verwenden sind. Zweitens wurde der Einfluss weiterer Parameter auf die
Atemgaskonzentrationen innerhalb der Patientengruppe überprüft. Drittens wurde
die Einsatzmöglichkeit eines atmosphärischen Gaschromatographiesystems zur
Atemgasanalyse und der Einfluss von Versuchsaufbau und –ablauf evaluiert.
Zunächst wurde in Vorversuchen ein Standardverfahren zur Probenentnahme und
–analyse mit einer Reproduzierbarkeit von 10% etabliert. Im Anschluss wurden
Atem- und Raumluftproben von je 20 gesunden und an CF erkrankten Probanden
gewonnen und die VOC-Konzentrationen vermessen. Der pulmonale Austausch einer
Substanz wurde als alveolärer Gradient (Differenz aus exhalierter Luft und
Raumluft) ausgedrückt und zum Gruppenvergleich zwischen Gesunden und an CF
erkrankten Probanden herangezogen. Dieser ergab signifikante Unterschiede für
Pentan (vermehrt exhaliert), 2-Propanol (vermehrt pulmonal aufgenommen) und
Dimethylsulfid (vermindert exhaliert). Konzentrationsunterschiede für NO waren
nicht nachweisbar. Ein erhöhter alveolärer Gradient für Pentan war bei den CF-
Patienten mit einer pulmonalen Exazerbation, Dystrophie, positivem PSA-Status
und CF-Diabetes assoziiert. Weiterhin waren VOC-Konzentrationen bei Patienten
mit verminderter Einsekundenkapazität FEV1 und bei Passivrauchen und
medikamentöser Therapie mit inhalativen Steroiden bzw. Antibiotika in der
Anamnese verändert. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass besonders exhaliertes
Pentan das Potential eines non-invasiven Markers zur Erfassung von pulmonalen
entzündlichen Prozessen bei CF-Patienten hat. Die gemessenen
Konzentrationsunterschiede für Dimethylsulfid und 2-Propanol sind aufgrund der
bestehenden Unklarheiten über Ursprung und Metabolismus schwierig zu
interpretieren, sind jedoch sicherlich interessante Ansatzpunkte für die
Zukunft. Die Konzentration von NO in der Atemluft scheint dagegen nicht im
Zusammenhang mit entzündlichen Vorgängen bei CF zu stehen, was mit früheren
Publikationen übereinstimmt. Die Ergebnisse dieser Arbeiten bilden eine
Grundlage für weitere Forschungsarbeiten über flüchtige Kohlenwasserstoffe im
Atemgas. Es gilt, genauere Daten über Herkunft und Metabolismus der VOCs zu
ermitteln, einfachere Analyseverfahren zu etablieren und mögliche Biomarker
für pulmonal-entzündliche Prozesse zu evaluieren. Diese Schritte können den
Einsatz dieser Biomarker in der Diagnose und Behandlung der Mukoviszidose und
anderer pulmonaler Erkrankungen möglich machen.
de
dc.description.abstract
Cystic fibrosis (CF), as an autosomal recessive devisable multisystemic
disease characterized by impairment of the function of exocrine glands of the
organism, leads to, among others, chronic bronchial inflammation and
infection. Still, it is not possible to monitor the pulmonary inflammatory
status objectively by a non-invasive diagnostic method. Only indirect
parameters such as pulmonary function tests are available. Chronic
inflammatory processes contribute to increased lipid peroxidation with
volatile organic compounds (= VOCs) in exhaled air as possible end products of
this reaction. Therefore, the breath analysis offers a potential detection
device of this process and has been used several times in studies on pulmonary
and extrapulmonary diseases, but without clear results or standardized methods
of measurement. Nitric oxide is also released in human breath. In patients
with atopic asthma, an increased level correlates, among others, with
inflammation activity. In CF, however, previous studies show normal or reduced
levels in comparison with healthy subjects. First of all, the aim of this
study was to analyze whether breath samples from healthy individuals compared
to subjects with CF in childhood and adolescence vary with regard to VOC
concentrations, an thus can be used as diagnostic parameters for CF. Secondly,
the influence of other parameters on the respiratory gas concentrations were
checked within the group of patients. Thirdly, the possible use of an
atmospheric gaschromatographic system for respiratory gas analysis and the
influence of experimental design and procedure was evaluated. Initially, a
standard procedure for sampling and analysis with a reproducibility of 10% was
established in preliminary tests. Thereafter, breath samples were taken from
20 healthy subject and 20 CF patients, and the VOC concentrations were
measured. The pulmonary exchange of a substance was expressed as an alveolar
gradient (difference between exhaled air and room air), which was used in the
group comparison between healthy subjects and patients with CF. This revealed
significant differences for pentane (increased level in exhaled air),
2-propanol (increased pulmonary uptake) and dimethyl sulfide (decreased level
in exhaled air). Differences in the concentration of NO were not detectable.
An increased alveolar gradient for pentane was also shown in patients with
pulmonary exacerbation, dystrophy, positive PSA status and CF-associated
diabetes within the CF group. Furthermore, VOC concentrations differed in
patients with reduced FEV1-levels, passive smoking and drug therapy with
inhaled steroids or antibiotics. These results indicate that especially
exhaled pentane can possibly used as a potential non-invasive marker for the
detection of inflammatory processes in CF patients. The measured differences
in concentration for dimethyl sulfide and 2-propanol are difficult to
interpret due to the unclarity about the origin and metabolism. But they are
certainly interesting approaches for future research projects. In contrast,
the concentration of NO in exhaled air does not seem to be related to
inflammatory processes in CF, which is in line with previous publications. The
results of this work provide a basis for further research on volatile organic
compounds in breath gas. The aim is to determine more precise data on the
origin and metabolism of VOCs, to establish simple analytical methods and to
evaluate potential biomarkers of pulmonary inflammation. These measures may
make the use of these biomarkers in the diagnosis and treatment of cystic
fibrosis and other pulmonary diseases possible.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Cystic Fibrosis
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Organische Spurengase in der Atemluft von Kindern und Jugendlichen mit
Mukoviszidose
dc.contributor.firstReferee
Priv.-Doz. Dr. med. M. Barker
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. A. Schuster, Prof. Dr. R. Koppmann
dc.date.accepted
2010-09-03
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000017965-2
dc.title.translated
Volatile organic compounds in the exhaled breath of young patients with Cystic
Fibrosis
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000017965
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000007771
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access