Übersicht zur Labordiagnostik.
Calcium-Verteilung im Körper5
Das Gesamt-Calcium im Serum teilt sich folgendermaßen auf:
Referenzbereiche für Erwachsene: Gesamt-Calcium und ionisiertes Calcium
| mmol/l | mg/dl | |
| Gesamt-Calcium | 2.1 - 2.7 | 8.4 - 10.6 |
| Material: Serum, Heparin-Plasma | ||
| Messmethoden: Atomabsorptions-Spektroskopie (AAS), (Flammen-) photometrie | ||
| ionisiertes Calcium | 1.15 - 1.35 | 4.6 - 5.4 |
| Material: heparinisiertes Vollblut oder anaerob gewonnenes Serum | ||
| Messmethode: Messung mittels Calciumionen-selektiver Elektrode | ||
Bewertung Diagnostik: Gesamt-Calcium und ionisiertes Calcium7
Die Gesamt-Calcium-Konzentration im Serum wird durch den Proteinanteil, vor allem durch Albumin stark beeinflusst. Ein Albumin-Abfall um 1g/dl führt zu einer Erniedrigung des Gesamt-Calciums um etwa 1 mg/dl (0.25 mmol/l).
Das ionisierte Calcium gilt als besserer Indikator des Calciumstatus, da es die biologisch aktive Form darstellt. Bei höherer Spezifität und Sensitivität ist ionisiertes Calcium prinzipiell bei den gleichen Krankheiten erhöht oder erniedrigt wie das totale Calcium. Zur Erfassung der wahren Calciumsituation ist die Bestimmung von ionisiertem Calcium in folgenden Fällen besonders wichtig: bei Neugeborenen und Frühgeborenen (häufig Azidose und/oder Hypoproteinämie), nach Massivtransfusionen (Calciumkomplexe durch Citrat), bei kardiopulmonalem Bypass, kardialen Zwischenfällen bei Hämodialyse, bei Gesamtproteinwerten unter 60 und über 85 g/l. Leichte Grade von Hyperparathyreodismus werden gelegentlich nur durch wiederholte Bestimmungen von ionisiertem Calcium erfasst.
Allerdings wird auch das ionisierte Calcium durch zahlreiche Faktoren wie Hämolyse, körperliche Aktivität, Blut-pH-Wert, tagesabhängige Schwankungen oder vorübergehend nach Nahrungsaufnahme beeinflusst.
Zudem ist die Probenabnahme sehr komplex und daher in der Regel noch nicht praxistauglich: Probengefäß sofort verschließen (Luftblasenfrei), Transport eisgekühlt. Bei guter Hyperämisierung und guten Kreislaufverhältnissen ergibt die kapillare Punktion (Ohrläppchen, Fingerbeere, bei Säuglingen die seitlichen Bereiche der Ferse) vergleichbare Werte zur arteriellen Blutabnahme: heparinisierte Glas-Kapillare, Kapillare vollständig füllen, Drahtstifte zur späteren Durchmischung einführen, Kapillare beiderseits mit Kappen verschließen, Lagerung zwischen Kühlelementen, Analyse innerhalb 1h.
Referenzbereiche für Erwachsene: Calciumausscheidung im Urin
| Altersgruppe | 24 h-Sammelharn | |
| mmol/24h | mg/24h | |
| Männer | < 7.5 | < 300 |
| Frauen | < 6.2 | < 250 |
Bewertung Diagnostik: Calciumausscheidung im Urin
Beurteilung des Calcium-Stoffwechsels bei erhöhtem oder erniedrigtem Serum-Calcium. Knochenschmerzen, Nierensteinen, Niereninsuffizienz, Cortisol-Therapie.
Differentialdiagnose: familiäre hypocalcurische Hypercalcämie und primärer Hyperparathyreoidismus8
Die Messung der Calciumausscheidung im 24-h-Urin gilt als sinnvoller Zusatzparameter für die Beurteilung des Calciumstatus. Allerdings sollte diese nur in Zusammenhang mit den Serumkonzentrationen von Calcium, Phosphat, Parathormon und Vitamin D3 bewertet werden. Zudem ist der Calcium-Urinwert von der oralen Calcium-Aufnahme abhängig.9
Referenzbereiche Eisen im Serum10*
| Frauen (nicht schwanger) | 25. LJ | 37-165 µg/dl |
| 40. LJ | 23-134 µg/dl | |
| 60. LJ | 39-149 µg/dl | |
| Frauen (schwanger) | 12. SSW | 42-177 µg/dl |
| am Geburtstermin | 25-137 µg/dl | |
| 6 Wochen postpartum | 16-150 µg/dl | |
| Männer | 25. LJ | 40-155 µg/dl |
| 40. LJ | 35-168 µg/dl | |
| 60. LJ | 40-120 µg/dl | |
| *Umrechnung der Einheiten für Laborangaben in µmol/l µg/dl x 0.179 = µmol/l µmol/l x 5.587= µg/dl | ||
Auch wenn die Konzentration an Eisen regelhaft im Blutserum gemessen wird, sind die Werte zur Beurteilung des Gesamtkörpereisens wenig aussagekräftig. Neben leichten Variationen von Labor zu Labor unterliegt der Serumwert selber starken Schwankungen: Zum einen unterliegt der Wert stündlichen Schwankungen und zum anderen einem zirkadianen Rhythmus mit höheren Serumspiegeln am Nachmittag. Auch wird er dadurch beeinflusst, ob und was der Patient gegessen hat.
Daher erfolgt die Blutentnahme am besten nüchtern und morgens.
Zudem ist Serum-Eisen empfindlich gegenüber Hämolyse und der Serumspiegel wird durch aus Erythrozyten freigesetztes Eisen erhöht – sowohl in der Blutprobe, als auch bei einer pathologischen Hämolyse.
Statt der alleinigen Messung des Serum-Eisens hat sich zur Bestimmung des Eisenstoffwechsels daher eine Kombination folgender Laborparameter bewährt:11
| unterer Grenzwert | Frauen | Männer |
| Hämoglobin-Wert (Hb) | 12 g/dl | 13 g/dl |
| Serum-Ferritin | 30 ng/ml | 30 ng/ml |
| Transferrinsättigung (TSAT) | 20 % | 20 % |
| C-reaktives Protein (CRP) | 0,5 mg/dl | 0,5 mg/dl |
Ein niedriger Hb-Status weist zwar auf eine Anämie hin, allerdings sagt der Wert nichts über den Füllungszustand der Eisenspeicher aus. Dafür ist das Depot-Eisen, das Serum-Ferritin zuständig; es ist als Maßstab für den Füllungszustand der Eisenspeicher der zentrale Laborwert. So wird nachgewiesen, ob das Eisen-Depot im Körper gefüllt, verringert oder aufgebraucht ist. Ist dieser Wert zu niedrig, so liegt ein Eisenmangel vor:
Achtung: Bei Infektionen oder Entzündungen ist der Ferritin-Wert verfälscht und kann normal oder erhöht sein, obwohl die Eisenspeicher leer sind. Und ob eine Infektion oder Entzündung im Körper vorliegt, kann mit Hilfe des CRP-Wertes nachgewiesen werden. Falls in der Blutuntersuchung erhöhtes CRP nachgewiesen wurde, liefert die Transferrinsättigung einen zuverlässigeren Hinweis auf die Eisenverfügbarkeit.
Das in der Leber hergestellte Glykoprotein Transferrin fungiert im Organismus als Eisentransporter von Zelle zu Zelle. Die Transferrinsättigung (TSAT) zeigt, wieviel Eisen tatsächlich transportiert wird. Der Referenzbereich wird mit 20 bis 45 % definiert. Liegt die Transferrinsättigung unter dem unteren Grenzwert von 20 %, steht dem Körper zu wenig Eisen für den Stoffwechsel zur Verfügung und es kommt zu einer eisenmangelbedingten Erythropoese. Aus diesem Grund gilt die Transferrinsättigung als geeigneterer Laborwert für den Nachweis eines Eisenmangels bei entzündlichen Prozessen im Organismus und dadurch bedingtem verfälschten Serum-Ferritin.
Weitere Parameter zur Bestimmung des Eisenstatus
löslicher Transferrinrezeptor
Als lösliche Transferrinrezeptoren werden Transferrinrezeptoren (TfR) bezeichnet, die einen Komplex mit dem Eisentransporter Transferrin bilden und sich frei im Blutplasma befinden (sTfR, s = soluble, löslich).
Sie haben die Aufgabe, das durch Transferrin zur Zelle transportierte Eisen aufzunehmen und in die Zelle zu bringen. Über 80 % der Transferrinrezeptoren sind auf den Vorläuferzellen der Erythropoese, mit Ausnahme der Erythrozyten, lokalisiert. Daher spiegelt die sTfR-Konzentration sowohl den Eisenbedarf als auch die Anzahl der Erythropoese-Zellen wider. Im Eisenmangel steigt die sTfR-Konzentration im Serum an, da die Erythropoese-Zellen mehr Transferrinrezeptoren herstellen. Für die Eisendiagnostik ist das aus dem Grunde relevant, weil der Anstieg des sTfR-Serums bereits vor dem Absinken des Hämoglobins auftritt. Der sTfR-Status gibt den aktuellen Eisenbedarf wieder, während Ferritin einen Hinweis auf die Füllung des Eisenspeichers gibt. Eine Kombination dieser zwei Werte liefert ein gutes Bild des Eisenstatus.12
Zur Info: Das Retikulozyten-Hämoglobin-Äquivalent13
Der lösliche Transferrinrezeptor wird in der Regel zusammen mit Serumeisen, Serum-Transferrin, Serum-Ferritin und dem Retikulozyten-Hämoglobin-Äquivalent beurteilt.
Das Retikulozyten-Hämoglobin-Äquivalent gibt den Hämoglobingehalt der Retikulozyten an und gilt als wichtiger zusätzlicher Laborparameter zur Diagnose der Eisenmangelanämie. Da sich der Retikulozyt innerhalb von etwa zwei Tagen zum reifen Erythrozyten entwickelt, gibt der Nachweis des Hämoglobingehaltes im Retikulozyten Auskunft über die aktuelle Eisenversorgung. So können Auffälligkeiten im Eisenstoffwechsel früher nachgewiesen werden, als durch eine Bestimmung des Hämoglobingehaltes der reifen Erythrozyten.
Referenzbereich: 28-35 pg bzw. 1,77-2,22 fmol
Werte < 28 pg zeigen einen Eisenmangel an.
Erythrozyten-Indizes: Volumen und Hämoglobinkonzentration der Erythrozyten14
Die Erythrozyten-Indizes geben Hinweise auf mögliche Ursachen einer Anämie:
Eisen im Urin15
Urinproben zur Diagnose eines Eisenmangels sind ungeeignet, denn bei niedriger Ausscheidung kann nicht zwischen einem bestehenden Defizit des Biofaktors Eisen und einer verminderten aktuellen Resorption unterschieden werden.
Eisengehalt in Haaren
Der Eisengehalt in Haar- und Nagelproben besitzt bei toxikologischen Aspekten eine gewisse Aussagekraft, ist aber zum Nachweis des Eisenstatus nicht verwertbar. Einflussgrößen bei der Bewertung sind der unterschiedliche Aufbau und Stoffwechsel des Haares, externe Ablagerungen und Kontaminationen der Probe.
Zur Info: Intra- und extrazelluläres Magnesium16
Intrazelluläres Magnesium
Magnesium gehört zu den intrazellulären Elementen, da sich ca. 95 % des gesamten Magnesiumbestandes des Körpers intrazellulär befinden. Hiervon sind 50-70 % in gebundener Form an Hydroxylapatit in den Knochen lokalisiert. Etwa 28 % des intrazellulär vorhandenen Magnesiums sind in der Muskulatur und der restliche Anteil im Weichteilgewebe gespeichert. Das im Weichteilgewebe vorhandene Magnesium ist zu 90 % an ATP, Phospholipide, Nukleinsäuren und Polyamine gebunden und circa 10 % liegt in ionisierter, freier Form vor.
Extrazelluläres Magnesium
Nur 5 % des Ganzkörpermagnesiumbestandes ist im Extrazellulärraum und weniger als 1 % im Serum und der interstitiellen Flüssigkeit zu finden. Die Magnesiumkonzentration im Serum beziehungsweise Plasma beträgt etwa 0,8-1,1 mmol/L. Davon sind 32 % an Plasmaproteine wie Albumin oder Globulin, circa 13 % an Liganden wie Phosphat, Sulfat, Citrat und Carbonat gebunden und 55 % sind frei gelöst und werden als ionisiertes Magnesium bezeichnet. Die freie Magnesiumionenkonzentration liegt somit bei etwa 0,5 mmol/L, der Referenzbereich wird mit 0,46-0,6 mmol/L angegeben – und ist zudem abhängig von den Messgeräten der jeweiligen Laboratorien.
Die freie extrazelluläre Magnesiumkonzentration wird unter physiologischen Bedingungen durch Anpassung von Resorption und Ausscheidung mit den Speichern im Skelett in einem engen Bereich konstant gehalten. Vereinfacht gesagt: Im Magnesiummangel setzt der Organismus den Biofaktor aus Knochen oder Muskelzellen frei, um den Magnesiumblutgehalt konstant zu halten.
Zudem unterliegt die Serummagnesiumkonzentration einem zirkadianen Rhythmus mit hohen Werten am Abend und einem Abfall in der Nacht, wobei es für diese Zusammenhänge bisher keine Erklärung gibt.
Durch die genannten physiologischen Zusammenhänge ist die Labordiagnostik eines Magnesiummangels erschwert, da die Bestimmung der Serumwerte nicht immer aussagekräftig ist. Trotz Serumwerten im Normbereich kann intrazellulär ein Magnesiummangel vorliegen. Erst wenn dort der Magnesiumspeicher erschöpft ist, sinkt die Serummagnesiumkonzentration ab, d.h. eine Hypomagnesiämie gilt als Hinweis für einen massiven Magnesiummangel. Die Hypomagnesiämie kann jedoch auch durch zuvor erfolgte Freisetzung von Magnesium aus dem Intrazellulärraum maskiert werden.17
Dennoch werden laut wissenschaftlichen Studien sowie Empfehlungen der Gesellschaft für Magnesiumforschung als Mindest-Zielgröße für Magnesium 0,8 mmol/L im Serum, besser aber 0,85 mmol/L angestrebt.18,19,20
Hilfreicher ist die Messung von ionisiertem Magnesium, dem eigentlich aktiven Magnesium, welches bereits erniedrigt sein kann, während die Serumspiegel noch im Normbereich sind. Die Messung des ionisierten Magnesiums an Magnesium-sensitiven Elektroden im Serum misst die physiologisch aktive Fraktion von Magnesium, nämlich jene Fraktion, auf die Gewebe reagiert. Ionisiertes Magnesium gilt daher als empfindlicherer Indikator für das auf zellulärer Ebene verfügbare tatsächliche Magnesium.
Allerdings ist die Probenabnahme sehr komplex und daher in der Regel noch nicht praxistauglich: Probengefäß sofort verschließen (Luftblasenfrei), Transport eisgekühlt. Bei guter Hyperämisierung und guten Kreislaufverhältnissen ergibt die kapillare Punktion (Ohrläppchen, Fingerbeere, bei Säuglingen die seitlichen Bereiche der Ferse) vergleichbare Werte zur arteriellen Blutabnahme: heparinisierte Glas-Kapillare, Kapillare vollständig füllen, Drahtstifte zur späteren Durchmischung einführen, Kapillare beiderseits mit Kappen verschließen, Lagerung zwischen Kühlelementen, Analyse innerhalb 1h.6
Daher steht die Messung des ionisierten Magnesiums im Serum in der Standarddiagnostik – ebenso wie die Messung des Lymphozyten- oder Muskel-Magnesiums – noch nicht zur Verfügung.
Generell sollte daher gerade bei dem Biofaktor Magnesium explizit auf die Patienten-Anamnese, insbesondere bei Risikogruppen wie Herz-Kreislaufpatienten, Diabetiker und Senioren und Mangelsymptomatik geachtet werden.
Normwerte Magnesium21,22
Magnesium im Serum
| Zielgruppe | Norm |
| Neugeborene | 0,48-1,05 mmol/L |
| Kinder | 0,6-0,95 mmol/L |
| Frauen | 0,77-1,03 mmol/L |
| Männer | 0,73-1,06 mmol/L |
Magnesium im Vollblut
Magnesium in den Erythrozyten
Es gibt Hinweise, dass der Nachweis des Magnesiumgehaltes in den Erythrozyten nur bedingt den aktuellen Körpermagnesiumbestand widerspiegelt. Erythrozyten verfügen nicht über alle Magnesiumtransportsysteme und können den Biofaktor nur schlecht aufnehmen. Die Erythrozyten-Magnesiumkonzentration gibt keinen Hinweis auf die aktuelle Magnesiumversorgung, sondern repräsentiert die Versorgung in den letzten Wochen, also für die Zeit, in der die Erythrozyten gebildet wurden.23
Magnesium im Urin
Mit dem Magnesiumretentionstest (Magnesium-Loadingtest) ist es prinzipiell möglich, einen chronischen Magnesiummangel nachzuweisen. Dazu wird die Magnesium-Konzentration im 24-Stunden-Sammelurin bestimmt und mit jener Konzentration nach einer intravenösen Magnesium-Belastung verglichen. Werden weniger als 60 % des infundierten Magnesiums ausgeschieden, spricht dies für einen Mangelzustand.
Allerdings gehört auch der Magnesium-Retentionstest nicht zur Standarddiagnostik. Und zudem wird deren Aussagekraft durch die Nierenfunktion beeinflusst. Erhöhte renale Magnesiumverluste bei Diabetes, Alkoholabusus oder durch Medikamente wie Diuretika verfälschen den Test.
Referenzbereiche Zink im Serum
| Altersgruppe | mg/dl | µmol/l |
| bis 60 J | 0,7 – 1,5 | 10,7 – 23,0 |
| 60 - 90 J | 0,6 – 1,1 | 9,6 – 16,4 |
| > 90 J | 0,5 – 1,0 | 8,0 – 15,1 |
Referenzbereiche Zink im Plasma
Referenzbereiche Zink im Vollblut
Je nach Labor und Messmethode können die Referenzbereiche leicht variieren. Eine tendenzielle Verschiebung der Werte mit dem Lebensalter zu niedrigeren Referenzbereichen ist aber vergleichbar.
Das Lebensalter bewirkt leichte Veränderungen der Normwerte, die aber für Serum und Vollblut nicht unbedingt synchron verlaufen. Zudem sind geschlechtsspezifische Unterschiede erkennbar.
Achtung: Falsch hohe Zinkwerte durch Verwendung von Glasröhrchen möglich. Aus dem Glas diffundieren kontinuierlich geringe Mengen an Zink, die die Zinkkonzentrationen verfälschen. Aber auch verschiedene Teflonarten und Polyäthylen enthalten Zink. Am besten ist die Verwendung von Polypropylen.
Bestimmungsmethoden
Der Biofaktor Zink ist in nahezu allen Kompartimenten so konzentriert, dass AAS als Methode verwendet wird. Die Photometrie erfasst niedrige Zinkplasmaspiegel nur unzureichend.
Bewertung Zink-Diagnostik
Anders als beispielsweise beim Eisen, gibt es für Zink derzeit keinen verlässlichen Biomarker zur routinemäßigen Beurteilung eines Mangels. Die Messung der Zinkkonzentration im Serum oder der Aktivität zinkhaltiger Enzyme und insbesondere die Bestimmung des Zinkgehaltes in Haaren und Urin zeigten in wissenschaftlichen Untersuchungen wenig überzeugende Ergebnisse.24,25
Etwa 95 % des Gesamtkörperbestandes an Zink befinden sich intrazellulär. Im Serum befindet sich deutlich weniger als 1% des Körperzinks.
Der Zinkgehalt in Haar- und Nagelproben besitzt bei toxikologischen Aspekten eine gewisse Aussagekraft, ist aber zum Nachweis des Zinkstatus nicht verwertbar. Einflussgrößen bei der Bewertung sind der unterschiedliche Aufbau und Stoffwechsel des Haares, externe Ablagerungen und Kontaminationen der Probe.
Urinproben zur Diagnose eines Zinkmangels sind ungeeignet, denn bei niedriger Ausscheidung kann nicht zwischen einem bestehenden Defizit des Biofaktors Zink und einer verminderten aktuellen Resorption unterschieden werden.
Alternativ möglich, jedoch zeitaufwändig ist die Zinkanalyse im Vollblut, bei der neben dem Serum die Erythrozyten berücksichtigt werden. Da der überwiegende Teil von Zink erythrozytär gebunden ist (ca. 85 %), unterliegt die Vollblutdiagnostik weniger Störeinflüssen.
Möglich wäre die Untersuchung von Gewebeproben, was aber für die therapeutische Praxis wenig geeignet ist. Außerdem sind die Aktivität der alkalischen Phosphatase und die Zink-Bindungskapazität aussagekräftige, allerdings ebenfalls wenig praxistaugliche Parameter:26
Die Zinkbestimmung im Plasma ist die am häufigsten angewandte Labormethode. Allerdings gibt es auch Hinweise, dass die Bestimmung im Serum der im Plasma vorzuziehen ist, da Antikoagulantien mitunter messbare Zinkmengen enthalten.
Es sollte zudem insbesondere berücksichtigt werden, dass die Zink-Plasmakonzentration durch Anpassung von Aufnahme und Ausscheidung über einen weiten Zufuhrbereich konstant gehalten wird. Normale Plasmawerte schließen einen Zinkmangel nicht aus. Umgekehrt müssen niedrige Zinkwerte im Plasma nicht unbedingt auf einen Mangel hinweisen, da auch Stress, Infarkte, Infektionen und Entzündungen sowie Hypalbuminämie bei Lebererkrankungen und Hämodilution, z. B. in der Schwangerschaft die Werte absenken können. Auch in Folge von Verbrennungen oder durch operative Eingriffe kommt es vielfach zu einem schnellen Abfall der Zinkkonzentration im Plasma.
Der auch laut Empfehlung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) einfachste und zuverlässigste Weg stützt sich in der Zinkdiagnostik auf die Anamnese möglicher Ursachen bzw. Risikofaktoren und die Verminderung von Mangelsymptomen nach Zinksupplementation.24,27
Vitamin B1 (Thiamin) ist wasserlöslich und zählt zu den essentiellen Vitaminen, da der menschliche Organismus es nicht herstellen kann, sondern mit der Nahrung aufnehmen muss. Der Begriff Vitamin B1 bezeichnet die Verbindungen Thiamin (T) und dessen Metabolite in Form von Estern – bezeichnet als Mono-, Di- und Triphosphat, abgekürzt mit TMP, TDP und TTP.
Thiamindiposphat wird auch als Thiaminpyrophosphat (TPP) bezeichnet. TPP ist die Coenzymform (Cocarboxylase) von Thiamin und dominiert im Vergleich zu Thiamin, aus welchem es durch das Enzym Thiaminpyrophosphokinase gebildet wird. Während in der Regel Thiamin die übliche Darreichungsform durch Lebensmittel oder Supplemente ist, stellt TDP/TPP die physiologisch aktive und damit wichtigste Komponente dar. TPP ist Bestandteil von Enzymen, die im Kohlenhydrat- und Aminosäurestoffwechsel eine wichtige Rolle spielen. Das freie Thiamin findet sich nur in sehr geringer Konzentration im Plasma. Der größte Teil ist als TPP an die Erythrozyten gebunden: Etwa 75 % des Gesamt-Thiamins im Vollblut finden sich in Erythrozyten, ca. 15 % in Leukozyten und ca. 10 % im Plasma.
Referenzbereiche (Laborabhängig):
Vitamin-B1-Status:
Ergänzend bei Verdacht auf chronischen Vitamin-B1-Mangel
Vitamin B1 im Urin21
Nachweis bioaktiver B-Vitamine im mikrobiologischen Bioessay33
Die Standardlabormethode bei den B-Vitaminen ist die Bestimmung durch HPLC. Es wird im Serum, EDTA-Plasma oder intrazellulär die Substanzmenge der jeweiligen B-Vitamine nachgewiesen. Diese Methoden beschränken sich in der Regel auf die metabolisch aktive Form des Vitamins (Thiaminpyrophosphat bei Vitamin B1, Pyridoxal-5-phosphat bei Vitamin B6).
Die Bestimmung bioaktiver B-Vitamine empfiehlt sich, wenn bei der Standarddiagnostik grenzwertig niedrige Werte mehrerer B-Vitamine gemessen wurde. Auch kann sie der Therapiekontrolle und Optimierung der Supplementation dienen.
Für die Laboruntersuchung wird enzymatisch vorbehandeltes Blut auf Mikrotiterplatten aufgebracht, die mit vitaminsensitiven Saccharomyces- bzw. Lactobacillus-Bakterienstämmen beschichtet sind. Die für jedes B-Vitamin speziell zusammengesetzte Kultur enthält alle für das Wachstum notwendigen Anteile außer des jeweils zu untersuchenden B-Vitamins. Das resultierende Bakterienwachstum ist dann proportional zur Menge der jeweils bioaktiv verfügbaren B-Vitamine im Blut. Aufgrund der komplizieren Präanalytik gilt die Messung der bioaktiven B-Vitamine allerdings als störanfällig und gehört nicht zur Standarddiagnostik.
Vitamin B6 ist die Sammelbezeichnung für verschiedene chemische Verbindungen – Pyridoxin, Pyridoxal, Pyridoxamin sowie deren phosphorylierte Derivate – deren aktivierter Metabolit Pyridoxal-5-Phosphat ist. Alle Derivate können vom Stoffwechsel ineinander überführt werden und besitzen dieselbe biologische Aktivität (Vitamere).
Der Biofaktor Vitamin B6 wird aus dem Vollblut oder Serum/Plasma bestimmt. Die Normalwerte für Pyridoxyl-5-phosphat (PALP) sind:
Nachweis bioaktiver B-Vitamine im mikrobiologischen Bioessay33
Die Standardlabormethode bei den B-Vitaminen ist die Bestimmung durch HPLC. Es wird im Serum, EDTA-Plasma oder intrazellulär die Substanzmenge der jeweiligen B-Vitamine nachgewiesen. Diese Methoden beschränken sich in der Regel auf die metabolisch aktive Form des Vitamins (Thiaminpyrophosphat bei Vitamin B1, Pyridoxal-5-phosphat bei Vitamin B6).
Die Bestimmung bioaktiver B-Vitamine empfiehlt sich, wenn bei der Standarddiagnostik grenzwertig niedrige Werte mehrerer B-Vitamine gemessen wurde. Auch kann sie der Therapiekontrolle und Optimierung der Supplementation dienen.
Für die Laboruntersuchung wird enzymatisch vorbehandeltes Blut auf Mikrotiterplatten aufgebracht, die mit vitaminsensitiven Saccharomyces- bzw. Lactobacillus-Bakterienstämmen beschichtet sind. Die für jedes B-Vitamin speziell zusammengesetzte Kultur enthält alle für das Wachstum notwendigen Anteile außer des jeweils zu untersuchenden B-Vitamins. Das resultierende Bakterienwachstum ist dann proportional zur Menge der jeweils bioaktiv verfügbaren B-Vitamine im Blut. Aufgrund der komplizieren Präanalytik gilt die Messung der bioaktiven B-Vitamine allerdings als störanfällig und gehört nicht zur Standarddiagnostik.
| Gesamt-Vitamin-B12-Serumspiegel: | Normbereich ca. 200-1.000 ng/l |
| Serumspiegel < 200 ng/l: | Vitamin-B12-Mangel bestätigt |
| Serumspiegel 200-400 ng/l: | Holotranscobalamin (Holo-TC) im Serum messen |
| Holo-TC < 35 pmol/l: | Vitamin-B12-Mangel bestätigt |
| Holo-TC > 55 pmol/l: | Vitamin-B12-Mangel unwahrscheinlich |
| Holo-TC 36-55 pmol/l: | Methylmalonsäure (MMA) und/oder Homocystein im Serum messen |
| MMA > 300 nmol/l bzw. > 0,4 µmol/l und Homocystein > 10 µmol/: | Vitamin-B12-Mangel bestätigt. |
Diagnose Vitamin-B12-Mangel: Das gilt es zu berücksichtigen30,31
Die Resorption des Biofaktors Vitamin B12 erfolgt im distalen Ileum aktiv über einen Transporter in der Darmwand und in der Mundschleimhaut und entlang des gesamten Darmes durch einen passiven - vom Konzentrationsgefälle abhängigen – Mechanismus.32 Für die aktive Aufnahme ist die Bindung an den Intrinsic Faktor (IF) aus der Magenwand erforderlich; bei Fehlen des IF (z.B. bei atrophischer Gastritis oder nach Magen-Operationen) müssen deshalb hohe orale Vitamin-B12-Konzentrationen zugeführt werden, um eine ausreichende passive Aufnahme zu erreichen.
Im Plasma erfolgt anschließend die Bindung eines Teils von Vitamin B12 an Transcobalamin zu Holotranscobalamin (Holo-TC). Der größte Anteil von 70 bis 90 % wird jedoch an Haptocorrin gebunden – ein biologischer inaktiver Komplex, da nur Leberzellen und keine anderen Körperzellen über Rezeptoren zur Resorption verfügen. Ausschließlich Holo-TC kann als metabolisch aktive Form von Vitamin B12 von allen Zellen über entsprechende Rezeptoren aufgenommen werden.
Bei der Bestimmung des Gesamt-Vitamin-B12 wird nicht zwischen der metabolisch aktiven und inaktiven Form differenziert. Die alleinige Messung dieses Laborparameter gibt im sogenannten „Graubereich“ zwischen 200 und 400 ng/l daher keinen eindeutigen Hinweis, ob Holo-TC als alleinige metabolisch aktive Form von Vitamin B12 in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Es empfiehlt sich dann die zusätzliche Messung von Holo-TC im Serum.
Auch beim Holo-TC gibt es allerdings einen Graubereich zwischen 35 und 55 pmol/l, in dem ein eventueller Vitamin-B12-Mangel durch Bestimmung weiterer Laborparameter – Homocystein und Methyl-Malonsäure (MMA) – diagnostisch abzuklären ist. Vitamin B12 ist einer der Kofaktoren im Methionin-/Homocystein-Stoffwechsel; im intrazellulärem Vitamin-B12-Mangel steigen die Konzentrationen an Homocystein und MMA an (Messwerte siehe oben).
Aufgrund dieser physiologischen Zusammenhänge wird deutlich, dass die Messung von Holo-TC, Homocystein und MMA eine höhere Sensitivität und Spezifität hat als die alleinige Messung von Gesamt-Vitamin-B12:
Zu beachten:
Bei Patienten mit chronischer Niereninsuffizenz ist die Aussagekraft der Vitamin-B12- und Holo-TC-Serumspiegel nur eingeschränkt möglich. Der Verdacht auf Vitamin-B12-Mangel wird bei diesen Patienten über eine Verminderung von MMA im Serum nach Cobalamingabe diagnostiziert.
Nachweis bioaktiver B-Vitamine im mikrobiologischen Bioessay33
Die Standardlabormethode bei den B-Vitaminen ist die Bestimmung durch HPLC. Es wird im Serum, EDTA-Plasma oder intrazellulär die Substanzmenge der jeweiligen B-Vitamine nachgewiesen. Diese Methoden beschränken sich in der Regel auf die metabolisch aktive Form des Vitamins (Thiaminpyrophosphat bei Vitamin B1, Pyridoxal-5-phosphat bei Vitamin B6).
Die Bestimmung bioaktiver B-Vitamine empfiehlt sich, wenn bei der Standarddiagnostik grenzwertig niedrige Werte mehrerer B-Vitamine gemessen wurde. Auch kann sie der Therapiekontrolle und Optimierung der Supplementation dienen.
Für die Laboruntersuchung wird enzymatisch vorbehandeltes Blut auf Mikrotiterplatten aufgebracht, die mit vitaminsensitiven Saccharomyces- bzw. Lactobacillus-Bakterienstämmen beschichtet sind. Die für jedes B-Vitamin speziell zusammengesetzte Kultur enthält alle für das Wachstum notwendigen Anteile außer des jeweils zu untersuchenden B-Vitamins. Das resultierende Bakterienwachstum ist dann proportional zur Menge der jeweils bioaktiv verfügbaren B-Vitamine im Blut. Aufgrund der komplizieren Präanalytik gilt die Messung der bioaktiven B-Vitamine allerdings als störanfällig und gehört nicht zur Standarddiagnostik.
Folsäure ist zu 95 % in den Erythrozyten lokalisiert, nur 5 % befinden sich im Serum. Ein Folsäuremangel wird daher in der Regel nicht über die Folsäurekonzentration im Serum gemessen, sondern durch Erythrozytenanalyse. Ein Folsäuredefizit führt zu einer megaloblastären, hyperchromen makrozytären Anämie mit erhöhtem MCV und MCH. Die Bestimmung der Folsäure in den Erythrozyten ist gut geeignet zur Beurteilung des Schweregrades eines Folsäuremangels, da sie im Gegensatz zur Bestimmung der Serum-Folsäure unabhängig von kurzfristigen Nahrungseinflüssen ist. Die Bestimmung der Serum-Folsäure kann in unklaren Fällen unterstützend hilfreich sein.
Folsäure in den Erythrozyten
Folsäure im Serum
Der Nachweis des Folsäuregehaltes in den Erythrozyten zusammen mit Folsäure im Serum geben Ausmaß und Schweregrad des Folsäuredefizits an. Folsäurewerte in den Erythrozyten unter 50 µg/l weisen auf einen manifesten Folsäuremangel hin. Reduzierung der intraerythrozytären Folsäure bei normaler Serum-Folsäure im Serum deutet auf ein Vitamin-B12-Defizit hin (siehe unten).
Zu beachten:
Ein Folsäuremangel wird durch zahlreiche Arzneimittel über Hemmung der Resorption oder der Folsäureproduktion oder durch Folsäureantagonismus ausgelöst. Folgende Arzneimittel sind dahingehend zu berücksichtigen: Aminopterin, Amethopterin, Daraprim, Pyrimethamin, hormonelle Kontrazeptiva, Sulfasalazin, Antiepileptika, Aminosalicylsäure und Phenacetin.
Nicht nur ein Folsäuremangel, sondern auch ein Defizit an Vitamin B12 kann zu hämatologischen Störungen im Sinne einer megaloblastären Anämie führen. Die durch Folsäuremangel bedingte megaloblastäre Anämie ist weder klinisch noch mikroskopisch von der Vitamin-B12-Mangel-bedingten megaloblastären Anämie zu unterscheiden. Wird bei megaloblastärer Anämie aufgrund eines Vitamin-B12-Mangels fälschlicherweise ein Folsäuredefizit vermutet und nur Folsäure alleine supplementiert, verstärken sich die neurologischen Auswirkungen des Vitamin-B12-Mangels, und es kann infolge dieser „Folat-Falle“ zu irreversiblen neurologischen Schädigungen kommen. Eine alleinige Folsäure-Supplementierung bei gleichzeitig vorliegendem Vitamin-B12-Mangel würde also Vitamin-B12-abhängige neurologische Störungen verstärken. Daher sollten bei Verdacht grundsätzlich beide Biofaktoren untersucht werden.
Der früher zur Differenzierung dienende Schilling-Test (1 µg mit 57Co radioaktiv markiertes Vitamin B12 wird oral verabreicht und die Ausscheidung im 24-Std.-Urin verfolgt: Bei gesunden Patienten werden mindestens 5% des radioaktiv markierten Vitamin B12 renal ausgeschieden) ist obsolet und wird heute durch die oben genannten verlässlichen Blutspiegel-Untersuchungen ersetzt.
Bei Nachweis eines Folsäuremangels ist vor Verordnung von hochdosierter Folsäure (Tagesdosis: 5 mg) durch den Therapeuten sicherzustellen, dass der Mangel nicht alimentär behoben werden kann.
Folsäurepräparate mit geringerer Dosierung (0,4-0,8 mg), die zur Vorbeugung von Neuralrohrdefekten vor und während einer Schwangerschaft empfohlen werden, gelten zwar aus medizinischer Sicht aufgrund zahlreicher positiver Studienergebnisse als äußerst sinnvoll, gehören dennoch nicht zum Regelleistungskatalog der GKV. Einige Krankenkassen erstatten allerdings Folsäurepräparate in der oben genannten Dosierung über Schwangerschaftsprogramme oder besondere Satzungsleistungen.
Ascorbinsäure ist äußerst oxidationsempfindlich. Dem Plasma muss daher eine EGTA/GSH-Lösung als Oxidationsschutz zugesetzt werden. Das so stabilisierte Plasma muss tiefgefroren versandt werden. Die Bestimmung des Vitamin C erfolgt nach dieser Stabilisierung als Summe von Ascorbinsäure und Dehydroascorbinsäure.34
Zu beachten:
Von einem niedrigen Vitamin-C-Status ist bei Werten zwischen 1,7 bis unter 3 mg/l auszugehen, Werte unterhalb 1,7 mg/l kennzeichnen einen Vitamin-C-Mangel und bei Werten unterhalb 1 mg/l besteht ein erhöhtes Skorbut-Risiko.
Alimentär werden nur geringe Mengen Vitamin D3 aufgenommen, der weitaus größte Anteil von 80 bis 90 % wird in der Haut unter dem Einfluss von UV-B-Strahlung selbstständig gebildet. Die beiden wichtigsten Vitamin-D-Vorstufen sind das unter UV-Strahlung synthetisierte oder über Nahrungsmittel tierischer Herkunft aufgenommene Vitamin D3 (Cholecalciferol) und das aus Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs stammende Vitamin D2 (Ergocalciferol).
Beide Vorstufen werden, vor allem gebunden an das Vitamin-D-bindende Protein DBP über das Blut in die Leber transportiert und dort von dem Enzym Cytochrom P450 2R1 zu einer weiteren Zwischenform, dem 25(OH)D3, Calcidiol, umgewandelt. Calcidiol wird in der Leber wieder an DBP gebunden und an das Blut abgegeben. Calcidiol fungiert als Speicherform von Vitamin D3 und hat die Aufgabe, die Pausen und Spitzen der Vitamin-D3-Versorgung über das UV-Licht ausgleichen zu können.
Calcidiol gelangt, hauptsächlich wieder an DBP gebunden, in die Nieren, um dort zur physiologisch aktiven, das heißt eigentlich wirksamen Vitamin-D3-Form, dem 1,25(OH)2D3 bzw. Calcitriol, umgewandelt zu werden.
Die Bestimmung des Vitamin-D3-Serumspiegels reflektiert lediglich die Vitamin-D3-Aufnahme – alimentär und über die Haut – der letzten Tage. Um einen Hinweis auf die längerfristige Vitamin-D3-Versorgung zu erhalten, ist die Bestimmung des Calcidiols, dessen Halbwertszeit im Blut mit ein bis zwei Monaten angegeben wird, sinnvoller.
Vitamin-D3-Status: Referenzwerte
Die Definition eines Vitamin-D3-Mangels anhand des 25-OH-Vitamin-D3-Spiegels wird nach wie vor kontrovers diskutiert. Das Robert Koch-Institut verwendet in Überstimmung mit der Deutschen Gesellschaft für Ernährung und der WHO die international häufig genutzte Klassifikation des US-amerikanischen Institute of Medicine (IOM). Als Referenzwert benennen sie als unteren Calcidiol-Grenzwert 50 nmol/l bzw. 20 ng/ml.35 Die Vitamin-D3-Versorgung gilt demnach als gesichert, wenn die Serumkonzentration der Speicherform Calcidiol = 25(OH)D3 über 50 nmol/l bzw. 20 ng/ml liegt. (25(OH)D3 kann in den Einheiten nmol/l oder ng/ml angegeben werden, für die Umrechnung teilt man den Wert durch 2,5).36
| 25(OH)D3 in nmol/l | 25(OH)D3 in ng/ml | Interpretation |
| < 30 | < 12 | mangelhafte Versorgung mit erhöhtem Risiko für Rachitis, Osteomalazie und Osteoporose |
| 30 - < 50 | 12 - < 20 | suboptimale Versorgung |
| 50 - < 75 | 20 - < 30 | ausreichende Versorgung |
| 75 - < 125 | 30 - < 50 | ausreichende Versorgung ohne weiteren Zusatznutzen |
| ≥ 125 | ≥ 50 | mögliche Überversorgung mit erhöhtem Risiko für Hypercalcämie, Nierensteine oder Herzrhythmusstörungen |
| Material: Serum37 Materialmenge: 1 ml Messmethode: LIA | ||
In einem Expertenkonsens von 2022 wurden im Gegensatz zu der oben zitierten Klassifikation mit einem unteren Calcidiol-Grenzwert von 50 nmol/l bzw. 20 ng/ml etwas höhere Referenzbereiche empfohlen. Diese liegen bei 75 bis 125 nmol/l bzw. 30 bis 50 ng/ml.37
Auch wenn die Richtlinien zur Vitamin-D3-Diagnostik zum momentanen Zeitpunkt heterogen sind,38 gilt der obere Referenzwert von 125 nmol/ bzw. 50 ng/ml in beiden Empfehlungen. Calcidiol-Serumspiegel oberhalb dieser Werte sind im Hinblick auf das erhöhte Risiko einer Vitamin-D3-Überversorgung mit erhöhtem Risiko für Hypercalcämie, Nierensteine oder Herzrhythmusstörungen zu vermeiden.
Freies Vitamin D3 – bessere Beurteilung der Vitamin-D-Versorgung39
25(OH)D3 ist lipophil und daher zum größten Teil an Trägermoleküle gebunden und wird so im Blut transportiert. Als Trägermoleküle dienen Albumin und zu 85 bis 90 % das oben bereits erwähnte Vitamin-D-bindende Protein DBP. Lediglich ein sehr kleiner Anteil des 25(OH)D3 von etwas 1 % ist frei, also ungebunden. Aber nur dieses freie Vitamin D3 ist biologisch aktiv, da es die Zellmembran passieren und den intrazellulär gelegenen, zur Familie der Steroidrezeptoren gehörenden, nukleären Vitamin-D-Rezeptor aktivieren kann („Freie Hormon-Hypothese“).
Der Labornachweis von 25(OH)D3 erfasst aber sowohl das freie, biologisch verfügbare Vitamin D3, als auch den an Trägermoleküle gebundenen Teil. Eine Differenzierung ist nicht möglich. Und da die DBP-Konzentration sehr störanfällig ist (Hormone wie Östrogen, Leber- und Nierenleistung, Genetik), gilt die bisher angenommene Korrelation des freien, biologisch aktiven Vitamin D3 mit dem Gesamt-Vitamin-D3 – gemessen in Form des 25(OH)D3 – als unbefriedigend.
Die Bestimmung des freien Vitamin D3 (fD3) im Serum ist unabhängig von den genannten Störgrößen und reflektiert den Teil des Biofaktors, der mit dem Vitamin-D-Rezeptor interagiert. Die Messung wird von einigen Diagnostik-Laboratorien routinemäßig angeboten.40
Zu beachten:
Übergewicht erhöht die Gefahr eines Vitamin-D3-Mangels.41 Bereits eine 10 %ige Gewichtszunahme führt zu einem Rückgang der Vitamin D3-Spiegel um mehr als 4 %. Bei Übergewichtigen kann daher eine höhere Dosierung an Supplementen notwendig sein als bei Normalgewichtigen.