Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

C-Peptid im Urin als Risikoindikator für den Insulinstoffwechsel und die Entwicklung von Selbsttests für Patientinnen und Patienten

Kurzfassung

C-Peptid besteht aus 31 Aminosäuren (Molekulargewicht 3 kDA) und spiegelt die endogene Sekretionskapazität der pankreatischen Betazellen hinsichtlich der (äquimolaren) Insulinproduktion wider. Die C-Peptid-Messung hat umfangreiche Einsatzmöglichkeiten u.a. in der Therapie des Typ-2 Diabetes, aber auch der Hyperinsulinämie z.B. bei Frauen mit polyzystischem Ovarsyndrom und Insulinresistenz, bei Adipositas oder Schwangerschaftsdiabetes. Ein Urin-basierter Biomarker, wie z.B. die C-Peptid-Kreatinin-Ratio (UCPCR), ist gut geeignet, um die Insulinsekretion individuell und im Selbsttest von Betroffenen zu monitorisieren und die Beurteilung von Stoffwechselveränderungen zu ermöglichen. Wir haben u.a. die prädiktive Aussagekraft der UCPCR hinsichtlich des Prädiabetes-Risikos bei (noch) gesunden Personen mit unauffälligem Glukoseverlaufswerten im oralen Glukosetoleranztest basierend auf den Kriterien der American Diabetes Association (ADA untersucht und im Verlauf über Jahre ausgewertet. Aus der Kohortenstudie BioPersMed („Biomarkers for Personalized Medicine“) wurden 1022 Teilnehmende gescreent. In die vorliegende Studie wurden 317 gesunde Kontrollen mit normalem Glukose- und Insulinstoffwechsel, 87 PrädiabetikerInnen und 43 DiabetikerInnen eingeschlossen. Für die statistischen Analysen wurden das „Statistical Package for Social Sciences“ (IBM SPSS) und „R“ 4.1.3 (Paket MatchIt) verwendet. Die prädiabetische Gruppe zeigte höhere UCPCR-Medianwerte als die Kontrollgruppe. Innerhalb von 4,5 ± 0,9 Jahren entwickelte die Kontrollgruppe in 30 % der Fälle während der Nachuntersuchungen einen Prädiabetes, der durch die UCPCR-Messung vorhergesagt werden konnte (p < 0,05). Dies stand im Einklang mit einem negativ-prädiktiven UCPCR-Wert von 60,2 % basierend auf logistischer Regression. Aufgrund der Normierung der C-Peptid-Werte hinsichtlich der individuellen Muskelmasse (i.e. des Kreatinins im Urin) waren die UCPCR-Werte bei Frauen und Männern nahezu ident. Diese Studie legt nahe, dass UCPCR-Messungen die Früherkennung und Überwachung eines gestörten Insulinstoffwechsels unterstützen können.

Für den C-Peptid-Nachweis wurden bereits diagnostische Tests entwickelt, allerdings werden diese Analysen aktuell nur im klinischen Umfeld angewandt. Unser Ziel war es daher, den Machbarkeitsnachweis für einen Immunosensor für die C-Peptid-Messung im Urin zu erbringen. Der C-Peptid-Immunosensor basiert auf einem kompetitiven Testprinzip. C-Peptid wird über eine Monoschichtbildung von 11-Mercaptoundecansäure und 11-Aminoundecanthiolhydrochlorid kovalent an die Goldelektrode gebunden. Die beiden Immobilisierungsansätze mit den entsprechenden Blockierungssubstanzen und Inkubationszeiten wurden hinsichtlich ihrer analytischen Daten (z. B. der Empfindlichkeit) verglichen. Als Markierung sowohl für den kolorimetrischen als auch für den elektrochemischen Nachweis wurde ein enzymmarkierter C-Peptid-Antikörper verwendet. Wir konnten dokumentieren, dass es von entscheidender Bedeutung ist, verschiedene Immobilisierungstechniken, die Konzentrationen markierter Antikörper und Beschichtungsantigene und die Bedingungen (z. B. Inkubationszeiten) für die Messungen zu optimieren, da dies die analytische Leistung des Assays entscheidend beeinflussen kann.

Antikörper sind unter wechselnden Umweltbedingungen (z.B. unterschiedlichen Temperaturen) störanfällig, alternative Biorezeptoren wie Aptamere werden daher erforscht. Bisher sind Aptamere gegen C-Peptid noch nicht beschrieben worden. Unser Ziel war es, C-Peptid-Aptamere für zukünftige Aptasensor-Entwicklungen zu generieren. Eine systematische Untersuchung von Liganden durch exponentielle Anreicherung (SELEX) wurde durchgeführt, um Aptamere gegen C-Peptid zu erzeugen, was zur Synthese eines entsprechenden Aptamers geführt hat. Weitere Arbeiten zur Entwicklung eines C-Peptid-Aptasensors werden durchgeführt, um stabilere Biosensoren für Point-of-Care-Geräte bereitzustellen.

Die UCPCR-Messung im Urin ein vielversprechender prädiktiver Biomarker für Störungen des Insulinstoffwechsels ist, ermöglicht sie einen niederschwelligen, nicht-invasiven Ansatz zur Beurteilung und Monitoring von Stoffwechselstörungen, insbesondere wenn eine häufige Überwachung erforderlich ist. Durch die Adjustierung der UCPCR hinsichtlich der Muskelmasse konnten geschlechts-spezifische Schwankungen vermieden und ein gemeinsamer Referenzbereich für Frauen und Männer festgelegt werden.

Ein Point-of-Care-Gerät zur UCPCR-Messung kann durch die Miniaturisierung des C-Peptid-Immunsensors umgesetzt werden und einfache und rasche diagnostische Informationen zur Insulinsekretion und ihren Konsequenzen liefern. Diese Idee kann in Zukunft sowohl für PatientInnen und Angehörige als auch für ÄrztInnen und Pflegepersonen ein nützliches Instrument im Monitoring und zur Anpassung von Ernährungsmaßnahmen und Medikamenten in der personalisierten Medizin darstellen.

Schlagwörter

BioPersMed; Prädiktiver Biomarker; C-Peptid; Ratio von C-Peptid zu Kreatinin im Urin; Insulinstoffwechsel, Stoffwechselerkrankungen; Point-of-Care-Test; C-Peptid-Immunosensor; Antikörper; Aptamere; SELEX-Prozess

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2025

Autorinnen*Autoren / Co-Autorinnen*Co-Autoren

Autor*in

Reintar, Sharmaine; BSc

Betreuende Einrichtung / Studium

Betreuende Organisation

Universitätsklinik für Innere Medizin

Studium

UO 094 202 PhD-Studium (Doctor of Philosophy); Humanmedizin

Betreuung / Beurteilung