Blutzucker

Unter dem Blutzucker versteht man im Allgemeinen die Höhe des Glucoseanteils (Glucosespiegel) im Blut, ein wichtiger Energielieferant des Körpers. Die roten Blutkörperchen und das Nierenmark sind völlig auf Glucose zur Energiegewinnung angewiesen. Glucose kann die Blut-Hirn-Schranke überwinden und so das Gehirn versorgen.

Der Blutzuckerwert ist ein wichtiger Messwert in der Medizin. Ist er dauerhaft erhöht, liegt in der Regel ein Diabetes vor. Unterzucker kann die Hirnleistung vermindern, Krampfanfälle oder eine vermehrte Adrenalinausschüttung verursachen sowie zittrige Hände oder Schweißausbrüche.

Blutzuckermessung

BZ-Messgerät

BZ-Mess-Set der Accu-Chek Serie der Firma Roche

Der Blutzucker wird aus einer Blutprobe in der Regel aus Kapillarblut gemessen.

Als Maßeinheit wird in fast allen Ländern die SI-konforme (Internationales Einheitensystem) Einheit mmol/l (Millimol pro Liter) verwendet. In den alten Bundesländern wurde die Umstellung seit 1954 nie durchgeführt. Dort wird immer noch mit der veralteten Einheit mg/dl (Milligramm pro Deziliter) gemessen. Eine Zeit lang waren Messgeräte im Umlauf, die das Ergebnis wahlweise in mg/dl oder in mmol/l anzeigen konnten. Nach einer Empfehlung des Bundesinstituts für Arzneimittel und Medizinprodukte führte dies allerdings in mehreren Fällen zu Fehlablesungen, die eine falsche Dosierung des Insulins als Folge hatte. Daher sind seit dem 4.Quartal 2006 kaum noch umstellbare Geräte im Handel. Eine ähnliche Problematik gab es auch in der Schweiz. Da der Umrechungsfaktor jedoch größer als die üblichen Schwankungen des Blutzuckerspiegels ist, ist in der Regel schon anhand der Größenordnung des abgelesenen Wertes klar zu erkennen, in welcher Maßeinheit der Wert angezeigt wird (< 25 → mmol/l und > 25 → mg/dl).

Umrechnung:

$1 \,\mbox{mmol/l} = 18{,}0182\,\mbox{mg/dl} \qquad$ oder $\qquad 1\,\mbox{mg/dl} = {1 \over 18{,}0182}\,\mbox{mmol/l}$

Der Blutzuckerspiegel kann heute mit kleinen Messgeräten sehr schnell bestimmt werden. Eine Abschätzung ist mit Blutzuckerteststreifen möglich.

Normalwerte

Beim Menschen betragen die Normalwerte:

nüchtern: 3,9 - 5.5 mmol/l, entsprechend 70 - 99 mg/dl
nach dem Frühstück: bis maximal 8,9 mmol/l, entsprechend 160 mg/dl

Nüchternwerte > 5.5 mmol/l bzw. > 99 mg/dl lassen auf eine gestörte Glucosetoleranz oder gar auf Diabetes schließen! Im Rahmen einer Wundbehandlung führen solche Werte zu einer deutlich verlängerten / gestörten Wundheilung und werden gegebenenfalls zur Unterstützung der Heilung mit Insulin behandelt.

Eine Sonderform des Hämoglobin, das HbA1c, ist in der Lage, den Blutzuckerverlauf über maximal drei Monate widerzuspiegeln und wird deswegen auch das „Blutzuckergedächtnis“ genannt.

Typische Normalwerte für verschiedene Altersstufen:

	Blutzucker (BZ) mg/dl	Blutzucker in mmol/l
Erwachsene	90 - 110	5,0 - 5.5
Jugendliche	90 - 110	5,0 - 5.5
Schulkind	80 - 110	4,4 - 6,1
Kleinkind	80 - 110	4,4 - 6,1
Säugling	60 - 90	3,3 - 5,0
Neugeborene	60 - 90	3,3 - 5,0

Einen zu hohen Blutzuckerwert nennt man Hyperglykämie und einen zu niedrigen nennt man Hypoglykämie.

Messmethoden

Bei den Blutzuckermessgeräten, die heute in Apotheken zur Selbstkontrolle zu kaufen sind, haben sich im wesentlichen 2 Messmethoden etabliert:

Optische Messung

Bei der optischen Messung wird das Blut im Teststreifen über eine Kapillare zu einem von außen sichtbaren Testfeld eingezogen. Dort sind verschiedene chemische Stoffe eingelagert, die mit dem Blut reagieren, was zu einer Farbänderung des Testfeldes führt. Diese Farbänderung wird vom Messgerät (z. B. ein Reflotron) erfasst und aus der Dauer und Stärke der Änderung der Blutzuckerwert bestimmt.

Amperometrische Messung

Bei der amperometrischen Messung wird das Blut im Teststreifen über eine Kapillare zu einem von außen nicht sichtbaren Testfeld eingesogen. Im Testfeld hat das Blut Kontakt zu verschiedenen elektrischen Leitungen. Das Messgerät legt an diese Kontakte eine definierte elektrische Spannung und misst im Zeitverlauf die Stromstärke, die durch das Blut geleitet wird. Aus dem Stromstärken-Verlauf bestimmt das Gerät dann den Blutzuckerwert.

Nicht-invasive Messung

Bei verletzungsfreien Methoden, sogenannten nicht-invasiven Methoden, wird der Blutzuckerwert ohne Blut zu entnehmen angezeigt (engl. monitoring).

So kann eine Spektralanalyse des sehr gut durchbluteten Augenhintergrundes ^[1] sehr genaue Werte liefern. Dazu kann auch ein implantierter passiver Mikrosensor im Auge die Qualität der Messungen erhöhen.
Mit einem dauerhaft implantierten Mikrospektrometer ohne bewegliche Komponenten, kann die spektroskopische Messung des Blutzuckers im nahen Infrarot-Bereich (NIR) erfolgen. Dieser Sensor überträgt seine Messwerte als passiver Sender (Transponder) ans Anzeigegerät^[2].
Mit einem breitbandigen Laser im mittleren IR Frequenzbereich kann durch die Haut hindurch verletzungsfrei der Blutzuckerwert gemessen werden^[3].

Diese und weitere nicht-invasive Methoden befinden sich noch in der Erforschung oder in der klinischen Zulassung (insbesondere in den USA).

Die Methoden werden sicher bequemer und billiger sein. Auch ist mit ihnen ein permanentes Monitoring möglich.

Regulation

Der Blutzuckerspiegel wird durch das Wechselspiel zweier Peptidhormone der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) reguliert. Diese Drüse enthält in ihren α- und β-Zellen Blutzucker-Sensorsysteme, die wie folgt ansprechen:

bei Abfall des Zuckerspiegels im Blut ("Hungersignal") wird Glucagon sezerniert. Dieses Hormon aktiviert in der Leber die Glykogen-Phosphorylase (GP), welche den Abbau von Glykogen zu Glucose einleitet (kataboler Ast);

bei Anstieg des Blutzuckerspiegels wird Insulin sezerniert, das besonders in der Leber eine Serie Glucose-verbrauchender Reaktionen initiiert (anaboler Ast). Von zentraler Bedeutung ist hier die Aktivierung der Glykogen-Synthase (GS), die den Glucose-Überschuss zum Aufbau des Energiespeichers Glykogen ("tierische Stärke") nutzt.

Glykogenab- und -aufbau sind über die Phosphorylierung der Schlüsselenzyme Glykogenphosphorylase (GP) und Glykogen-Synthase (GS) strikt gegenläufig reguliert, verlaufen also nie gleichzeitig. In Energiemangelsituationen werden beide Enzyme durch Kinasen phosphoryliert; dieser Vorgang stimuliert die Phosphorylase, hemmt aber die Synthase. Bei Glucose-Überschuss wird die Situation durch Wirkung von Phosphatasen in das Gegenteil verkehrt: Verlust der Phosphatreste inaktiviert GP, aktiviert aber GS.

Sowohl das Glucagon- als auch das Insulinsignal werden über Signalkaskaden verstärkt. Im Zentrum beider Signalwege stehen Proteinkinasen: jede Kinase phosphoryliert mehrere Moleküle einer nachgeschalteten Kinase (Kaskadenprinzip).

Im Fall des Glucagons wird ein G-Protein-abhängiger Rezeptor (7TM, Sieben-Transmembran-Helix Typ) angesteuert. Über das G-Protein wird Adenylatcyclase aktiviert, ein Enzym, das den second messenger cAMP produziert. Hierdurch wird die Proteinkinase A (PKA)-Kaskade initiiert, an deren Ende die Glykogen-Phosphorylase (GP) steht. Diese setzt Glucose-1-phosphat (G-1P), eine Vorstufe der Glucose, frei.
Im Fall des Insulins wird eine Rezeptor-Tyrosinkinase (RTK) aktiviert. Auf dem Wege einer komplexen Signaltransduktion wird hier über die Schlüssel-Kinase raf (ras-activated factor) die Aktivierung der MAP-Kinase-Kaskade (MAP, Mitogen-aktivierte Protein Kinase) initiiert. An deren Ende steht die Insulin-stimulierte Proteinkinase (ISPK), die im phosphorylierten Zustand eine Protein-Phosphatase (PP1G) phosphoryliert und damit aktiviert. Letztere dephosphoryliert (aktiviert) die Glykogen-Synthase (GS).

Die Signale des Glucagons und des Insulins haben eine gegenläufige Wirkung. Über eine Kinasekaskade (PKA-Kaskade bzw. MAP-Kaskade) werden die Signale verstärkt. (In der Abbildung sind folgende Komponenten in der Insulin-Signalisierung (rechter Zweig) nicht erwähnt: IRS ( Insulin-Rezeptor-Substrat-1), Grb (Growthfactor-Receptor bound), GRF (guanin-nucleotide release factor), ras (rat sarcoma), das ist ein „kleines“ G-Protein (Analoges der alpha-Untereinheit).)

siehe auch

second messenger, Blutzucker-Sensorsystem, Glucokinase, Blutzuckerbestimmungsmethode

Weblinks

Quellen

↑ [1] Nicht-invasive Blutzuckermessung, Universität Karlsruhe, Institut für Technik und Informationsverarbeitung, 2004.
↑ [2] In vivo Messung und Regelung des Blutzuckerspiegels, RWTH Aachen, Lehrstuhl für medizinische Informationstechnik
↑ [3] Towards Broad Gain Mid-IR Lasers, Fraunhofer Institut, IAF, 2003.