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Titel: Vergleich von zwei Geräten und zwei Atemmustern bei der Gewinnung von exhaliertem Atemwegskondensat
Autor: Schober, Eva-Maria
Weitere Beteiligte: Schäfer, H. (Prof. Dr.)
Veröffentlicht: 2017
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2017/0727
DOI: https://doi.org/10.17192/z2017.0727
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2017-07275
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Comparison of two devices and two breathing patterns for exhaled breath condensate sampling
Publikationsdatum: 2017-11-17
Lizenz: https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
Exhaled breath condensate, breathing patterns, pH, Gerätevergleich, device, Atemmuster Gesamtproteinkonzentration, AAT, Atemwegskondensat, AAT, ph, total protein

Zusammenfassung:
Die Gewinnung von Atemwegskondensat (Exhaled Breath Condensate, EBC) ist eine viel versprechende Methode, um nichtinvasiv Zugang zum epithelialen Flüssigkeitsfilm der Atemwege zu erlangen. Mangels hinreichender Standardisierung hinsichtlich methodischer Aspekte bleibt die EBC Gewinnung bislang allerdings wissenschaftlichen Fragestellungen vorbehalten ist und wird nicht in der klinischen Routinediagnostik eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurde bei gesunden Probanden erstmals die Vergleichbarkeit der gängigen kommerziell erhältlichen Geräte RTube™ und ECoScreen Turbo anhand der EBC Zielparameter pH, Leitfähigkeit und Gesamtproteinkonzentration überprüft. Weiterhin wurde in dieser Arbeit der Einfluss unterschiedlicher Atemmanöver (Ruheatmung und forcierte Atmung) auf die Proteinmessung untersucht. Zusätzlich zur Gesamtproteinkonzentration wurden hierfür als spezifische Proteine das Surfactant Protein-A, das Club Cell Protein sowie das Alpha-1-Antitrypsin im EBC gemessen. Die Studie umfasste fünf Versuchsreihen, in denen jeweils von 10-12 gesunden Probanden EBC gesammelt wurde. Die Probanden atmeten im „Cross-over“ Design jeweils zehn Minuten über den RTube™ und ECoScreen Turbo. Pro Gerät wurde diese Messung in Ruheatmung und Hyperventilation durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass die beiden kommerziell erwerbbaren Geräte RTube™ und ECoScreen Turbo für die Analyse von pH und Leitfähigkeit im EBC gleichwertig angewendet werden können. Bezüglich der gemessenen Ge- samtproteinkonzentrationen fand sich beim Gerätevergleich ebenfalls kein statistisch signifikanter Unterschied. Unterschiedliche Atemmanöver beeinflussen allerdings die Gesamtproteinkonzentration im EBC. So konnte gezeigt werden, dass forcierte Atmung zu höheren Gesamtproteinkonzentrationen im EBC führt. Mit der Zielsetzung, mehr über den Ursprungsort des EBCs zu erfahren, wurden in der vorliegenden Arbeit die Konzentrationen eines alveolären (Surfactant Protein A, SP-A) und bronchialen Markerproteins (Club Cell Protein, CCP) nach ruhiger und forcierter Atmung im EBC bestimmt. Da es nicht gelungen ist, sowohl das Club Cell Protein als auch das Surfactant Protein A reproduzierbar im EBC nachzuweisen, kann die Frage nach dem Ursprungsort des EBC aktuell nicht beantwortet werden. Ergänzend wurde in der vorliegenden Arbeit Alpha-1-Antitrypsin im EBC gemessen. Die Messungen wurden mit beiden Gerätschaften durchgeführt. Für den ECoScreen Turbo gibt es bislang keine Vergleichsdaten. Es konnte gezeigt werden, dass sich die mit beiden Geräten gemessenen AAT-Konzentrationen bei Ruheatmung im EBC nicht statistisch signifikant unterscheiden. Betrachtet man die unterschiedlichen Atemmanöver, so fanden sich nach forcierter Atmung höhere AAT Konzentrationen im EBC als nach ruhiger Atmung. Bislang gibt es keine Vergleichsarbeiten, die die AAT-Konzentration im EBC nach Hyperventilation untersuchte. Eine letzte wichtige Beobachtung dieser Arbeit betrifft die Standardisierung der Proteinanalyse im EBC. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Ergebnisse der Proteinmessung bei einer Normalisierung bezüglich des ventilierten Volumens teilweise verändern. Für zukünftige Forschungsprojekte ist deshalb eine Standardisierung des ventilierten Volumens dringend zu empfehlen.

Summary:
EBC collection (Exhaled breath condensate) is a promising non-invasive methodto obtain samples from the epithelial lining fluid of the lung. Due to problems of standardization concerning methodical aspects EBC analysis is presently not used in clinical practice. For the first time the comparability for the two commercially available devices (RTube™ and ECoScreen Turbo) was assessed in healthy controls by measuring pH, conductivity and total protein. A further aim of the study was to assess the influence of different breathing patterns (tidal breathing and hyperventilation) on total protein amount and specific proteins (Surfactant Protein-A, das Club Cell Protein, Alpha-1-Antitrypsin) in EBC. EBC was collected in different experimental setup (≥ 10 individuals each) using the RTube™ and ECoScreen Turbo in a randomized crossover design, twice with every device - once in tidal breathing and once in hyperventilation. It could be shown that neither the device nor the breathing pattern significantly altered EBC pH or conductivity. Total protein measurements however were altered by breathing patterns. It could be shown that hyperventilation increased total protein concentrations in EBC. To analyse the source of EBC the bronchial Club Cell Protein (CCP) and Surfactant protein A (SP-A) as a marker of the alveolar fraction were measured after tidal and breathing and hyperventilation. However SP-A and CCP were not consistently detectable in EBC. Thus the question concerning the origin of EBC cannot be answered satisfying at the moment. Alpha-1 Antitrypsin (AAT) was consistently detectable in EBC using both the RTube ™ and the ECoScreen Turbo. It was the first time that AAT was measured in EBC collected with den ECoScreen Turbo. It could be shown that AAT concentration was not statistic significantly altered by the device. Instead hyperventilation increased –similar to the measurements of total protein- AAT concentration in EBC. Up to now there is no research work that would have investigated AAT concentration in EBC after hyperventilation. Finally it could be shown that results of protein measurements changed significantly after normalizing the absolute amount or concentrations of total protein and AAT to ventilated air. Therefore standardization to the ventilated air is recommended for future protein analysis in EBC.


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