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Diabetes mellitus und die Diffusionskapazität der Lunge

Ziegler, Marcus Michael


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Diabetes mellitus , Lunge , Diffusion , Kohlenmonoxid , TEM
Freie Schlagwörter (Englisch): diabetes mellitus , lung , diffusion capacity , carbon monoxide , TEM
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinisches Zentrum für Innere Medizin, Medizinische Klinik III und Poliklinik
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 06.11.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 25.11.2009
Kurzfassung auf Deutsch: An einem 52 Patienten umfassenden Kollektiv von Typ-1-Diabetikern mit einem Durchschnittsalter von 31,7 Jahren sowie einer durchschnittlichen Erkrankungsdauer von 13,7 Jahren wurden Lungenfunktionsuntersuchungen und Messungen der Lungendiffusionskapazität für Kohlenmonoxid durchgeführt und den Ergebnissen einer Gruppe aus 38 lungen- und stoffwechselgesunden, in allen anderen Parametern jedoch vergleichbaren Probanden gegenübergestellt. Die Untersuchungsergebnisse waren reproduzierbar und entsprachen im gesunden Vergleichskollektiv den Normwerten nach EGKS.
Die Lungenfunktionsanalysen mittels Spirometrie und Bodyplethysmographie ergaben im Diabeteskollektiv eine signifikante Verminderung der Vitalkapazität (VC) in Verbindung mit einem einerseits erhöhten Residualvolumen in der bodyplethysmographischen Messung (RVBody), andererseits mit einer Reduktion des Residualvolumens gemessen mit der Heliumverdünnungsmethode im Single-breath-Verfahren (RVHe). Diese Ergebnisse deuten auf eine Ventilationsinhomogenität bei Diabetikern hin. Die Untersuchungen der Lungendiffusionskapazität für Kohlenmonoxid, gemessen mit dem Single-breath-Verfahren (DL,CO sb) zeigten eine hochsignifikante Verminderung des CO-Transfers bei diabetischen Patienten im Vergleich zur Kontrollgruppe, welche sicherlich teilweise auf die Verteilungsstörung zurückzuführen ist.
Es fand sich weder eine Korrelation der beschriebenen Veränderungen mit der Erkrankungsdauer noch konnte eine Abhängigkeit vom aktuellen HbA1-Wert oder dem Mittelwert der letzten 5 Jahre nachgewiesen werden. Jedoch fand sich eine deutliche Beziehung zu typischen diabetischen Sekundärerkrankungen, so daß auch an der Lunge diabetesassoziierte Veränderungen angenommen werden müssen.
Um einen genaueren Aufschluß über die Ursachen der Diffusionsstörung zu erlangen, wurden ergänzend morphometrische Untersuchungen an Lungen diabetischer Ratten und einem gesunden Vergleichskollektiv vorgenommen. Die Diabetesinduktion erfolgte nach abgeschlossener Körper- und Lungenreifung im Alter von 12 Wochen mittels einer intraperitonealen Injektion von Streptozotocin (55 mg/kg). Die Untersuchung wurde 6 Monate nach Diabetesinduktion durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt bestand bei der Mehrheit der Tiere bereits eine diabetische Katarakt.
In der elektronenmikroskopischen Auswertung der Lungen ergab sich eine deutliche diabetesinduzierte Dickenzunahme der alveolaren Gewebsschranke, berechnet als gewichtsspezifischer Dicke-Volumen-Quotient (= Harmonische mittlere Dicke Th / Körpergewicht). Diese Zunahme der Diffusionsstrecke ist eine weitere Erklärung für die in den Diffusionsmessungen gefundenen Veränderungen bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ 1.
Die hier dargestellten Ergebnisse in Verbindung mit früheren Publikationen sind ein weiterer deutlicher Hinweis auf die Existenz einer diabetischen Pneumopathie. Als pathologisches Korrelat konnte eine Zunahme der Gewebsschranke als wichtiger Teil der alveolaren Diffusionsstrecke in Zusammenhang mit einer Verteilungsstörung sowie emphysematischen Veränderungen ausgemacht werden. Bedingt durch die beträchtliche Kompensationsfähigkeit des Organs Lunge werden wohl unter Alltagsbedingungen relevante Einschränkungen überwiegend verhindert. Im Zusammentreffen mit anderen Erkrankungen unterliegen hier gleichwohl die Diabetiker einer höheren Gefährdung als Nichtdiabetiker, an pulmonalen Komplikationen zu erkranken, wie der klinische Alltag beweist. Ein Screening diabetischer Patienten auf pulmonale Veränderungen sowie prophylaktische Maßnahmen wie Schutzimpfungen gegen Influenza und Pneumokokken sind daher ebenso zu fordern wie eine möglichst optimale Stoffwechseleinstellung und regelmäßige Überwachung der übrigen diabetesassoziierten Folgeerkrankungen.
Kurzfassung auf Englisch: At a collective of 52 patients with diabetes mellitus type 1 with an average age of 31.7 years as well as an average illness duration of 13.7 years were accomplished lung function investigations and measurements of the lung diffusion capacity for carbon monoxide and confronted to the results of a group of 38 lung and metabolic healthy test persons however comparable in all other parameters. The test results were reproducible and corresponded in the healthy comparison collective to the standard values according to EGKS.
The lung functional analyses by means of spirometry and body plethysmography resulted in the diabetes collective in a significant reduction of the vital capacity (VC) in connection with an increased residual volume in the body plethysmographic measurement (RVBody), on the one hand, on the other hand with a reduction of the residual volume measured with the helium dilution method in the single breath procedure (RVHe). These results point to a ventilation inhomogeneity with diabetics. The examinations of the lung diffusion capacity for carbon monoxide, measured with the single breath procedure (DL,CO sb) showed a high-significant reduction of the CO transfer with diabetic patients in the comparison to the control group, which is to due partial certainly to the distribution disturbance.
Neither a correlation of the descriptive changes with the illness duration was found nor could a dependence on the current HbA1 values or the average value of the last 5 years be proven. However a clear relationship with typical diabetic complications was found, so that also at the lung diabetes-associated changes must be assumed.
In order to attain a more accurate information about the causes of the diffusion disturbance, supplementing morphometric investigations in lungs of diabetic rats and a healthy comparison collective were made additionally. The diabetes induction took place after final body and lung maturing at the age of 12 weeks by means of an intraperitoneal injection of Streptozotocin (55 mg/kg). The investigation was accomplished 6 months after diabetes induction. At this time a diabetic cataract already existed with the majority of the animals.
In the electron microscopic evaluation of the lungs a clear diabetes-induced thickness increase of the alveolar tissue barrier resulted, calculated as weight-specific thickness volume quotient (= harmonic mean thickness Th / body weight). This increase of the diffusion barrier is a further explanation for the changes found in the diffusion measurements with patients with diabetes mellitus type 1.
The results shown here, in connection with earlier publications, represented here, are a further clear reference on the existence of a diabetic pneumopathy. As pathological correlate an increase of the tissue barrier could be constituted as important part of the alveolar diffusion barrier in connection with a distribution disturbance as well as emphysematic changes. Due to the considerable compensation ability of the organ lung on everyday life conditions relevant restrictions are probably prevented predominantly. In coincidence with other illnesses here, nevertheless, the diabetics are subject to a higher endangerment than non-diabetics to get sick to pulmonary complications, as the clinical daily routine proves. A screening of diabetic patients on pulmonic changes as well as preventive measures, such as protective inoculations against influenza and pneumococcal vaccinations, are therefore likewise to be demanded as a preferably optimal metabolic attitude and a regular monitoring of the remaining diabetes-associated subsequent illnesses.