Hintergrund: Für eine zielgerichtete Therapie der akuten Herzinsuffizienz bedarf es einer schnellen und möglichst nicht-invasiven Diagnosestellung. Die zeitnahe Diagnosestellung könnte mittels Analyse der Ausatemluft gelingen. Mittels Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) lassen sich volatile organische Komponenten (VOC), die als flüchtige Metaboliten im Stoffwechsel entstehen, detektieren und charakterisieren.

Zielstellung: Ziel dieser Proof-of-Concept Studie war es, Biomarker mit Krankheitswert in der Ausatemluft von Patienten mit akuter Herzinsuffizienz nachzuweisen. Ferner sollte eine mögliche Assoziation zwischen krankheitsspezifischen Biomarkern und laborchemisch etablierten Parametern untersucht werden.

Methodik: Die Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) stellt ein physikalisches Messverfahren dar, dass auf der Messung der Flugzeit von Ionen beruht, die sich entgegen der Strömungsrichtung eines Gases in einem elektrischen Feld bei Umgebungsdruck bewegen. In dieser Studie wurde in einem Zeitraum von 6 Wochen die Ausatemluft von stationär aufgenommenen Patienten mit und ohne  akute(r) Herzinsuffizienz mittels Gaschromatographie-Ionenmobitliätsspektrometer (GC-IMS) an mehreren Zeitpunkten gemessen. Zur Auswertung wurde die AirInterpreterGUI Software verwendet. Akute Herzinsuffizienz wurde durch typische Symptome bzw. eine NT-proBNP Konzentration von >7000 pg/dl definiert.

Ergebnis: Metabolite der Atemluft wurden bei 20 Patienten mit akuter Herzinsuffizienz und bei 20 Patienten ohne akute Herzinsuffizienz gemessen. Bei Patienten mit akuter Herzinsuffizienz wurden drei Cluster mit signifikant veränderter Peakhöhe im Vergleich zur Kontrollgruppe nachgewiesen (Cluster 8: 0,627 vs. 0,387; p  <0,001; Cluster 9: 0,269 vs. 0,000; p = 0,007; Cluster 206: 0,032 vs. 0,0465 p = 0,006) (Abb.1). Cluster 8 korrelierte mit NT-proBNP (r_Spearman = 0,515, p<0,001) und Troponin (r_Spearman = 0,416, p=0,011).

Zusammenfassung: Bei akut herzinsuffizienten Patienten war im Unterschied zu Patienten ohne Dekompensationszeichen ein charakteristisches Muster an volatilen Biomarkern messbar. Inwieweit diese volatilen Biomarker reproduzierbar bzw. spezifisch für die Erkrankung sind, sollte weiter untersucht werden.           

Abbildung 1:   Maximale Peakhöhe im Cluster 8 bei Patienten mit und ohne akute Herzinsuffizienz zum Zeitpunkt T0