Experiment des Monats Mai 2001 Urin-Teststreifen

Bei der Diabetes mellitus (Zuckerkrankheit) liegt eine krankhafte Erhöhung des Blutzuckerspiegels (Hyperglykämie) vor. Daraus resultiert auch eine erhöhte Ausscheidung von Glucose mit dem Harn (Glukosurie). Man unterscheidet im wesentlichen zwei Typen: Typ I beruht auf einer mangelnden Insulin-Ausscheidung der Bauchspeicheldrüse. Als Ursachen werden Autoimmunerkrankungen und Virus-Infektionen vermutet. Bei Typ II, der "Alters-Diabetes" sinkt die Ansprechbarkeit der Insulin-Rezeptoren. Für Typ II wird eine genetische Veranlagung vermutet. Daneben gibt es noch einige "sekundäre" Diabetes mellitus-Formen. Da die Krankheit meist einen schleichenden Verlauf nimmt, ist eine frühe Diagnose wichtig. Ein einfacher Test auf eine Glukosurie ist mit Hilfe entsprechender Urin-Teststreifen möglich.
Bei einer Diabetes ist oft auch der Fettstoffwechsel gestört, in der Leber werden verstärkt Fettsäuren abgebaut. Bei diesem Fettsäureabbau entstehen sogenannte Ketonkörper, vor allem Aceton und Acetessigsäure. Normalerweise werden diese Stoffe sofort zur Energiegewinnung umgesetzt. Bei einer stark erhöhten Produktion können sie jedoch nicht mehr vollständig abgebaut werden, es tritt eine Ketose auf. In deren Folge werden verstärkt Ketonkörper mit dem Harn ausgeschieden (Ketonurie) und können dort nachgewiesen werden.

Geräte und Chemikalien:
Teststreifen für Glucose und Ketonkörper, z.B. Keto-Diastix^® von BAYER Diagnostic
Glucose, Aceton oder (besser) Acetessigsäure.

Durchführung:
Die Teststreifen besitzen je ein Testfeld für Glucose und für Ketonkörper (Aceton, Acetessigsäure etc.). Mit diesen können Glucose-Konzentrationen zwischen 1 und 20 g/l sowie Ketonkörper-Konzentrationen zwischen ca. 0,05 - 1,6 g/l durch Farbreaktionen nachgewiesen werden. Der Streifen wird in die Lösung (bzw. den Harn) getaucht und sofort wieder herausgezogen. Das Keton-Testfeld nach 15 Sekunden, das Glucose-Testfeld nach 30 Sekunden mit der entsprechenden Farbskala auf der Packung vergleichen.
Wird der Streifen in reines Wasser getaucht, tritt keine Farbänderung auf, der Test ist negativ. Bei Glucose-Lösungen erfolgt der Farbumschlag, je nach Konzentration, nach grün bis braun. Ketone bewirken im zweiten Feld rot-violette Färbungen.

Erklärung:
Der Glucose-Teststreifen enthält zwei Enzyme: Glucoseoxidase und Peroxidase, sowie weitere Reagenzien. Der Glucose-Nachweis erfolgt durch eine gekoppelte Enzymreaktion. Die Glucose wird von der Glucoseoxidase unter Bildung von Wasserstoffperoxid zu Gluconolacton (dem cyclischen Ester der Gluconsäure) oxidiert.

Die Peroxidase oxidiert mit dem gebildeten Wasserstoffperoxid einen Redoxindikator. Bei den hier verwendeten Teststreifen erfolgt ein Farbumschlag von grün nach gelb-braun. Aus der Farbe kann mit Hilfe einer Vergleichstabelle auf die Glucose-Konzentration in der Prüflösung geschlossen werden.

Farbstoff (reduziert = hellblau) + H₂O₂ Farbstoff (oxidiert = gelb-braun) + 2 H₂O

Der Ketonkörper-Test soll auf verschiedene Carbonyl-Verbindungen ansprechen. Hierfür wird daher kein Enzym eingesetzt, sondern ein anorganischer Komplex: Nitroprussidnatrium (Na₂[Fe(CN)₅(NO)]·2H₂O). Bei Anwesenheit von aliphatischen Ketonen bildet sich bei einer Reaktion mit Glycin ein violetter Komplex, bei aromatischen Ketonen (vgl. Phenylketonurie) ein orangeroter. Diese Nachweisreaktion wurde nach dem Breslauer Arzt E. LEGAL (1859-1922) als LEGAL-Test benannt.

Ein positiver Glucosetest weist auf eine Hyperglykämie, also einen erhöhten Blutzuckerspiegel, hin. Ist auch der Ketontest positiv, spricht dies für einen hochgradigen Insulinmangel. Ist der Ketontest bei fehlender Glucosurie positiv, deutet dies auf einen ausgeprägten Kohlenhydratmangel in der Ernährung und/oder eine Hypoglykämie (einen stark erniedrigten Blutzuckerspiegel) hin, denn bei einem Glucosemangel werden verstärkt Fettsäuren zur Energiegewinnung abgebaut.
Zu bedenken ist, daß die Konzentrationen von Glucose und Ketonkörpern im Urin nicht die aktuellen Konzentrationen im Blut wiederspiegeln. Eine zuverlässige Diagnose ist nur mit mehreren Tests möglich.

Gefahren:
Aceton ist leichtentzündlich.

Entsorgung:
Teststreifen: Hausmüll, Lösungen: Abwasser.

Literatur & Links:
H. Greiling, A. M. Gressner: "Lehrbuch der Klinischen Chemie und Pathobiochemie"
   Stuttgart: Schattauer, 1995 (3. Aufl.); S. 258-260 + 271-273
Römpp Lexikon Chemie; Thieme-Verlag, Stuttgart
Produktbeschreibung zu Keto-Diastix, BAYER Diagnostic
Lernwelt Diabetes

April 2001: Malachit-Ostereier

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Seite erstellt am: Montag, 30. April 2001, A. Schunk, CCC Univ. Erlangen.

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