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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-95524
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2019/9552/


Vergleich analytischer Methoden zur quantitativen Bestimmung von Homoarginin und Untersuchung von Homoarginin als kardiovaskulärer und zerebrovaskulärer Risikomarker

Comparison of analytical methods for the quantification of homoarginine and investigation of homoarginine as a cardiovascular and cerebrovascular risk marker

Cordts, Kathrin

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SWD-Schlagwörter: Enzyme-linked immunosorbent assay , Flüssigkeitschromatographie , Gaschromatographie , Massenspektrometrie , Schlaganfall , Herzhypertrophie
Freie Schlagwörter (Deutsch): Homoarginin
Freie Schlagwörter (Englisch): homoarginine , LC-MS/MS , GC-MS , ELISA , stroke , hypertrophic cardiomyopathy
Basisklassifikation: 44.38 , 35.26 , 35.29 , 35.39
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Oetjen, Elke (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.01.2019
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum: 04.02.2019
Kurzfassung auf Deutsch: Niedrige Plasma- und Serumkonzentrationen der nicht-proteinogenen Aminosäure Homoarginin (hArg) wurden in den letzten Jahren als Biomarker für kardiovaskuläre und zerebrovaskuläre Erkrankungen identifiziert. In dieser Arbeit wurden verschiedene Methoden zur quantitativen Bestimmung von hArg miteinander verglichen (Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie [LC-MS/MS], Gaschromatographie-Massenspektrometrie [GC-MS] und ein Enzyme-linked Immunosorbent Assay [ELISA]), Referenzwerte in einer gesunden Population für den ELISA bestimmt und ein qualitativer ELISA-Schnelltest für die Identifizierung von Patienten mit einer niedrigen hArg-Konzentration <2 μmol/L entwickelt. Beim Vergleich der drei Methoden LC-MS/MS, GC-MS und ELISA zur Quantifizierung von hArg in humanen Plasmaproben zeigte sich ein linearer Zusammenhang der Methoden mit Korrelationskoeffizienten von r2=0,90 für den Vergleich LC-MS/MS vs. GC-MS, r2=0,88 für LC-MS/MS vs. ELISA und r2=0,95 für GC-MS vs. ELISA. Die Werte der LC-MS/MS-Methode waren dabei 21% höher als die GC-MS-Methode und 31% höher als der ELISA, die GC-MS-Methode lieferte 9% höhere Werte als der ELISA. In einer gesunden Population wurden alters- und geschlechtsabhängige Referenzwerte für hArg-Serumkonzentrationen mit dem ELISA bestimmt. Hierfür wurden 858 Frauen mit einem mittleren Alter von 41 [32-50] Jahren (Median [25.-75. Perzentil]) und 451 Männer mit einem mittleren Alter von 39 [30-49] Jahren untersucht. Frauen hatten dabei insgesamt niedrigere hArg-Konzentrationen als Männer (1,93 [1,49-2,59] vs. 2,02 [1,63-2,61] μmol/L; P=0,03, Kruskal-Wallis-Test). Für die Entwicklung des qualitativen Schnelltestes wurden 2 μmol/L hArg als Grenzwert definiert. Die Intra-Assay-Variationskoeffizienten (VKs) zur Bestimmung der Wiederholpräzision waren 2,1 und 2,8% für 1,5 und 2,5 μmol/L hArg. Die Inter-Assay-VKs zur Bestimmung der Vergleichspräzision waren 2,0 und 2,9% für 1,5 und 2,5 μmol/L hArg. Mit diesem Test ist es möglich, Patienten mit niedrigem hArg und erhöhtem Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse und Mortalität in der Klinik schnell zu identifizieren.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Zusammenhänge von hArg mit klinischen Charakteristika in Schlaganfall(risiko)patienten, Patienten mit einer hypertrophen Kardiomyopathie (HCM) und gesunden Probanden, welche einer chronisch-intermittierenden Hypoxie in der Höhe ausgesetzt waren, untersucht. Sowohl in Schlaganfall- als auch in Schlaganfallrisikopatienten war niedriges hArg mit territorialen Infarkten und den Ursachen dieses Schlaganfall-Subtyps, Kardioembolien oder einer Atherosklerose der großen Gefäße, assoziiert. Dabei war hArg nicht unabhängig mit Vorhofflimmern (VHF) oder einer Stenose der Carotis interna assoziiert. HCM-Patienten mit einer diastolischen Dysfunktion (DD) hatten niedrigere Plasmakonzentrationen als Patienten mit einer normalen diastolischen Funktion. Niedriges hArg war in diesem Kollektiv mit VHF, welches vermehrt bei DD-Patienten auftritt, assoziiert. In den untersuchten gesunden Probanden nahm die hArg-Plasmakonzentration bei einem sechsmonatigen chronisch-intermittierenden Aufenthalt in der Höhe ab.
Kurzfassung auf Englisch: Low concentrations of the non-proteinogenic amino acid homoarginine (hArg) in plasma or serum have been identified as marker for cardiovascular and cerebrovascular diseases. In this work three methods for the quantification of hArg were compared (liquid chromatography-tandem mass spectrometry [LC-MS/MS], gas chromatography-mass spectrometry [GC-MS] und an enzyme-linked immunosorbent assay [ELISA]), hArg reference values were determined for the ELISA in a healthy population, and a rapid qualitative ELISA for the identification of patients with low hArg <2 μmol/L was developed. Method comparison in human plasma samples revealed linear associations of the applied methods with correlation coefficients of r2=0.90 for LC-MS/MS vs. GC-MS, r2=0.88 for LC-MS/MS vs. ELISA, and r2=0.95 for GC-MS vs. ELISA. Values obtained by LC-MS/MS were 21% higher than values obtained by GC-MS and 31% higher than ELISA. GC-MS values were 9% higher than ELISA values. Further age- and sex-dependent serum reference intervals of a healthy population (858 women; median [25.-75. percentile] age 41 [32-50] years; 451 men; age 39 [30-49] years) were determined by ELISA. In this population hArg was lower in women compared to men (1.93 [1.49-2.59] vs. 2.02 [1.63-2.61] μmol/L; P=0.03, Kruskal-Wallis test). For the development of the rapid hArg ELISA 2 μmol/L was defined as cutoff value. Intra-assay variability was 2.1 and 2.8% for 1.5 and 2.5 μmol/L hArg. Inter-assay variability was 2.0 und 2.9% for 1.5 und 2.5 μmol/L hArg. This assay allows the fast identification of patients with low hArg and high risk of cardiovascular outcome and mortality in clinics.
For the second part of this work associations of hArg with clinical characteristics were analyzed in stroke patients or patients at risk for stroke, patients with hypertrophic cardiomyopathy (HCM) and in a healthy population that was exposed to chronic-intermittent hypoxia in high altitude. Low hArg was associated with territorial infarcts and cardioembolic or large-vessel diseases in stroke patients as well as in patients at risk for stroke. hArg was not independently associated with atrial fibrillation (AF) or occlusion of the internal carotid artery. HCM patients suffering from diastolic dysfunction (DD) had lower hArg than patients with a normal diastolic function. DD is a risk factor for AF and low hArg was associated with a higher prevalence in this population. The healthy subjects that were exposed to chronic-intermittent hypoxia in high altitude showed decreasing hArg compared to the baseline concentration.

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