Fettsäureethylester und Ethylglucuronid als Alkoholkonsummarker im Haar von Abstinenzlern, Normaltrinkern und Patienten mit chronischem Alkoholabusus im Vergleich mit traditionellen Biomarkern im Blut

Abstract

Alkoholmissbrauch ist ein medizinisches und gesellschaftliches Problem. Es existiert eine Auswahl an klinisch etablierten Labormarkern zum Nachweis eines Alkoholmissbrauches im Blut. Vor dem Hintergrund rechtlicher Fragestellungen wurden in der Vergangenheit neuere Marker entwickelt, die eine höhere Spezifität für Alkohol besitzen und neben dem Blut auch in anderen Matrizes bestimmbar sind. Die Forschung hat sich in den vergangenen Jahren auf die Haaranalyse mit der Bestimmung von Ethylglucuronid (EtG) und Fettsäureethylestern (FSEE) konzentriert. Ziel war die Untersuchung der Leistungsfähigkeit der direkten und indirekten Alkoholkonsummarker zur Diskriminierung der Alkoholkonsumgruppen und zur Grenzwertoptimierung und Prüfung eines Vorteils der kombinierten Betrachtung von FSEE und EtG. In dieser Studie wurden die traditionellen indirekten Blutalkoholkonsummarker Aspartataminotransferase (AST), Alaninaminotransferase (ALT), Gammaglutamyltransferase (GGT), Carbohydrate-Deficient Transferrin (CDT) und mittleres korpuskuläres Erythrozyteneinzelvolumen (MCV) mit den direkten, im Haar bestimmten Alkoholkonsummarkern EtG und FSEE von 132 Probanden aus dem klinischen Alkoholentzug und dem sozialen Umfeld der Forschungsgruppe, die in unterschiedliche Konsumgruppen unterteilt wurden, verglichen. Hierfür wurden Blutund Haarproben gesammelt und mögliche Einflüsse in einem standardisierten Fragebogen dokumentiert. Eine angegebene Trinkmenge von 60 g Ethanol pro Tag und mehr galt als Hinweis auf Alkoholmissbrauch, eine Trinkmenge von mehr als 120 g Ethanol pro Tag als Hinweis auf chronisch-exzessiven Alkoholkonsum. Die gesammelten Daten wurden statistisch ausgewertet. Die Spezifitäten und die Sensitivitäten der Marker wurden bestimmt und die Cut-off-Werte bzw. Obergrenzen der Referenzbereiche mittels ROC-Kurven-Analyse ermittelt. Bis auf MCV zeigten alle Marker eine gute Performance zur Unterscheidung zwischen chronisch exzessivem Alkoholkonsum und normalem, sozial anerkanntem Trinkverhalten bzw. Abstinenz. Fast alle untersuchten Marker wiesen eine deutlich höhere Rate falsch negativer Ergebnisse als falsch positiver Ergebnisse auf. Die besten Ergebnisse und damit Methodenperformances zeigten die Flächen unter der ROC-Kurve für EtG (0,941), GGT (0,943) und CDT (0,899). Die gute Korrelation der Marker ist dem Studiendesign mit einem Abstinenzbeginn vor Probennahme von weniger als zwei Wochen geschuldet. Die kombinierte Interpretation der Haarmarker ergab eine Sensitivität von 79,6 % für FSEE und EtG. Für die Differenzierung zwischen normalem und chronisch- exzessivem Trinkverhalten wurden die optimalen Grenzwerte bei der Untersuchung des kopfhautnahen 3-cm-Abschnitts der Haarprobe für EtG (28 pg/mg Haar) und FSEE (0,675 ng/mg Haar) berechnet. Die vorgelegte Studie zeigt, dass EtG und FSEE den konventionellen Alkoholkonsummarkern bei kurzer Abstinenz nicht unterlegen sind. Die kombinierte Auswertung der Haarmarker kann die Zahl falsch positiver Testergebnisse minimieren. Der von der Society of Hair Testing angegebene Grenzwert zur Detention chronisch-exzessiven Alkoholkonsums für EtG wurde bestätigt, der Grenzwert für FSEE sollte auf der Basis der Studienergebnisse erhöht werden.

A variety of clinically established laboratory markers exist to detect alcohol abuse in blood. Newer markers have been developed which have a higher specificity for alcohol and can use other diagnostic materials. Recent research has focused on hair analysis to determine the level of ethyl glucuronide (EtG) and fatty acid ethyl esters (FAEE). This study examined the performance of direct and indirect alcohol consumption markers to distinguish between the alcohol consumption groups, and find the optimal detection limits. Additionally, a test based on a combination of FAEE and EtG markers was considered, to examine the advantages of combining these markers. 132 candidates were tested to compare the traditional biomarkers in blood (aspartate amino transferase (AST), alanine amino transferase (ALT), gamma glutamyl transferase (GGT), mean corpuscular volume of the erythrocytes (MCV), carbohydratedeficient-transferrin (CDT)) with the newer direct alcohol consumption markers detectable in hair (EtG, FAEE). The candidates were drawn from an alcohol rehab clinic and the general population, and divided into groups based on their alcohol consumption. Blood and hair samples were collected and possible influences documented in a questionnaire. Amounts of ≥ 60 g of ethanol per day were considered indications of alcohol abuse, with amounts of > 120 g per day indications of chronic excessive alcohol consumption. From the collected data, the markers’ specificities and sensitivities were determined. The cut-off values and reference interval limits were determined by ROC curve analysis. All markers except MCV showed good performance in distinguishing between chronic excessive alcohol consumption and normal, socially acceptable drinking behavior (including abstinence). Almost all investigated markers showed a significantly higher rate of false-negative than false-positive results. EtG (0.941), GGT (0.943) and CDT (0.899) showed the best results regarding to the area under the curve calculated from ROC. The good correlation of the markers is due to the study design, which included an abstinence period of less than two weeks before the beginning of sample collection. The combined interpretation of hair markers yielded a sensitivity of 79.6 % for FAEE and EtG. To differentiate between normal and chronic excessive drinking behavior, the optimal limits for EtG (28 pg/mg) and FAEE (0.675 ng/mg) were calculated using scalp-proximal 3-cm hair samples. This study shows that EtG and FAEE are equivalent to conventional alcohol consumption markers when testing after short periods of abstinence. Combined use of these hair markers can minimize the number of false-positive test results. The limit of detection for chronic excessive alcohol consumption specified by the Society of Hair Testing has been confirmed for EtG. However, based on the results of this study, the limit for FAEE should be increased.