Entwicklung eines Atemtests zur Überwachung von Patienten mit Lebererkrankungen

Die perkutane Leberbiopsie wird seit Jahrzehnten eingesetzt, um den Schweregrad einer chronischen Lebererkrankung unabhängig von der Ätiologie zu beurteilen. Bei diesem Verfahren wird eine Kernprobe der Leber entnommen und histologisch auf das Vorhandensein von Entzündungen, Fibrose und anderen Merkmalen untersucht, die für bestimmte Lebererkrankungen charakteristisch sind. Obwohl die Leberbiopsie der Goldstandard zur Beurteilung der Schwere einer Lebererkrankung ist, weist das Verfahren erhebliche Einschränkungen auf. Die Leberbiopsie ist ein kostspieliges, invasives Verfahren mit Morbiditäts- und Mortalitätsrisiken. Darüber hinaus unterliegen die Leberbiopsie und die Untersuchung der Leberhistologie Schwankungen bei der Probenahme und der Art und Weise, wie diese Ergebnisse von einzelnen Pathologen ausgewertet und gemeldet werden.

Aufgrund dieser Einschränkungen haben mehrere Forscher versucht, alternative Methoden zur Beurteilung des Schweregrads einer Lebererkrankung zu entwickeln. Ein Ansatz war die Entwicklung von Serummarkern, die eine Leberfibrose abschätzen können. Solche Tests wurden durch die Analyse einer Reihe von Serum-Leber-Chemikalien und der Thrombozytenzahl entwickelt. Leider kann der Test subtilere Veränderungen der Leberfibrose nicht erkennen und liefert keine Informationen über die Leberfunktion bei Patienten mit bestehender Leberzirrhose. Das Konzept eines metabolischen Leberfunktionstests, der zur Beurteilung der Leberfunktion eingesetzt werden könnte, wurde erstmals vor mehreren Jahrzehnten erforscht (20). Solche Tests werden durch orale oder intravenöse Verabreichung einer Verbindung durchgeführt. Die Verbindung wird von der Leber aus dem Blut entfernt, verstoffwechselt und als Stoffwechselprodukt wieder ins Blut abgegeben und über den Urin, den Speichel oder die ausgeatmete Luft ausgeschieden; oder das Stoffwechselprodukt wird über die Galle ausgeschieden. Die Messung der Menge des verabreichten Produkts, die über die Zeit im Serum verbleibt, oder der Menge des produzierten Stoffwechselprodukts und/oder der Geschwindigkeit, mit der dieses Produkt ausgeschieden wird, liefert ein genaues Maß für die Stoffwechselfunktion der Leber.

Atemtests unter Verwendung von 13C-markierten Substraten bieten eine sichere, nicht-invasive Methode zur Messung des Leberstoffwechsels. 13C ist ein stabiles, nicht radioaktives Isotop, das an einer bestimmten Stelle innerhalb eines Testsubstrats eingebaut werden kann, sodass es freigesetzt wird, wenn die Verbindung in der Leber metabolisiert wird. Idealerweise würde die 13C-Verbindung oral verabreicht, schnell absorbiert, von der Leber verstoffwechselt und 13CO2 innerhalb von 20–30 Minuten in der ausgeatmeten Luft gemessen werden. Der hepatische Metabolismus der Verbindung würde durch Messung des Verhältnisses von 13C/12C in der ausgeatmeten Luft beurteilt. Die Fähigkeit, 13C und 12C im ausgeatmeten CO2 nachzuweisen, zu unterscheiden und zu quantifizieren, wurde durch die jüngste Entwicklung des Breath ID®-Sammelsystems und der Analyseeinheit erheblich erleichtert. Dieses tragbare Gerät erfasst kontinuierlich die ausgeatmete Luft und analysiert CO2 in Echtzeit über eine vom Patienten getragene Nasenkanüle.