2000-26 Was Sie schon lange über das HbA1c wissen wollten ...

Schweiz Med Wochenschr 2000;130:993–1005
Peer reviewed article
Ch. Stettler, B. Mueller, P. Diem
Abteilung für Endokrinologie und
Diabetologie,
Universität Bern,
Inselspital, Bern
Summary
Zusammenfassung
What you always wanted to know
about HbA1c
Fortbildung
Irreversible, nonenzymatic glycation of the
haemoglobin A beta chain leads to the formation
of haemoglobin A1c (HbA1c), a stable
minor haemoglobin component with enhanced
electrophoretic mobility. The rate of formation
of HbA1c is directly proportional to the ambient
glucose concentration. HbA1c is commonly
used to assess long-term blood glucose control
in patients with diabetes mellitus, because the
HbA1c value has been shown to predict the
risk for the development of many of the chronic
complications in diabetes. There are currently
four principal glycohaemoglobin assay
techniques (ion-exchange chromatography,
electrophoresis, affinity chromatography and
immunoassays) and over 20 methods that
measure different glycated products. The
ranges indicating good and poor glycaemic
control can vary markedly between different
Die irreversible, nicht-enzymatische «Glykosylierung»
– oder besser Glykierung – der
β-Kette von Hämoglobin A führt zu Hämoglobin
A1c (HbA1c), welches in der Elektrophorese
oder der Ionenaustauschchromatographie
schneller «wandert» als Hämoglobin A.
Das Ausmass der Glykierung ist abhängig
vom Blutglukosegehalt, das HbA1c korreliert
positiv mit der mittleren Blutglukosekonzentration
der vorausgegangenen 6 bis 8 Wochen.
Die Bestimmung von HbA1c ist zum Goldstan-
Was Sie schon lange
über das HbA1c wissen wollten
assays. At the moment values differ between
methodologies and even between different
laboratories using the same methodology.
Optimal use of HbA1c testing requires standardisation.
There is progress towards international
standardisation and improved precision
of HbA1c which will lead to all assays
reporting results in a standardised way.
Clinicians ordering HbA1c testing for their patients
should be aware of the type of assay
method used, the reference interval, potential
assay interferences (e.g. haemoglobinopathies,
chronic alcohol ingestion, carbamylation products
in uraemia) and assay performance. And
they should know that a variety of factors have
been shown to directly influence HbA1c values,
e.g. iron deficiency anaemia, chronic renal failure
and shortened red blood cell life span.
Keywords: diabetes mellitus; haemoglobin A1c;
glycosylated haemoglobin
dard in der Diabetes-Therapiekontrolle geworden.
Es stehen dabei heute vier Messtechniken
(Ionenaustauschchromatographie inklusive
HPLC, Elektrophorese, Affinitätschromatographie
und Immunoassay) mit über 20 verschiedenen
Bestimmungsmethoden zur Verfügung.
Die «Normwerte» der verschiedenen
Assays variieren und mit ihnen auch die Referenzbereiche,
welche eine gute bzw. eine unzureichende
Stoffwechselkontrolle anzeigen.
HbA1c-Werte, die in verschiedenen Labors be-
Korrespondenz:
PD Dr. med. Peter Diem
Abteilung für Endokrinologie und Diabetologie
Universität Bern
Inselspital
CH-3010 Bern
993

Einleitung
994
stimmt wurden, sind nicht oder nur beschränkt
vergleichbar, selbst wenn die gleiche Assay-
Methode verwendet wurde. Unabdingbare
Voraussetzung für eine Möglichkeit zum Vergleich
wäre eine internationale Standardisierung
der verfügbaren HbA1c-Assays. Bestrebungen
dazu sind im Gange. Jeder in die
Diabetesbehandlung involvierte Arzt sollte
sich deshalb vergegenwärtigen, mit welchem
Assay und mit welcher Präzision die HbA1c-
Werte bestimmt werden, welches der Referenzbereich
für den verwendeten Assay ist und
Die Bestimmung des (prozentualen) Anteils von
Hämoglobin A1c (HbA1c) am gesamten Hämoglobin
ist heute unbestritten der wichtigste
Parameter zur Beurteilung der Diabeteseinstellung
und sollte bei jedem Diabetiker wenigstens
zweimal pro Jahr erfolgen. Jeder in die
Diabetesbehandlung involvierte Arzt sollte
sich aber die folgenden Fragen stellen: Mit
welchem Assay werden die HbA1c-Werte bestimmt?
Welches sind die Normwerte für den
verwendeten Assay? Welche Faktoren können
den Assay «stören» (pathologische Hämoglobine
bei Hämoglobinopathien, modifizierte
Hämoglobine, beispielsweise infolge von
Zur Geschichte des Glykohämoglobins (HbA1/HbA1c)
Normale Hämoglobine sind beim gesunden
Erwachsenen (chromatographisch) heterogen.
Hauptfraktion des normalen Hämoglobins
ist das Hämoglobin A. Daneben sind weitere
(elektrophoretisch und säulenchromatographisch
abtrennbare) Subfraktionen bekannt.
Ende der 60er Jahre wurden im Blut von Diabetikern
erhöhte Mengen einer solchen Hämoglobin-Subfraktion
nachgewiesen, welche in
der Elektrophorese oder der Ionenaustauschchromatographie
schneller «wanderte» als das
Hämoglobin A [1–5]. Sie wurde schliesslich
identifiziert [6] und als HbA1c bezeichnet. In
der Folge wurde die positive Beziehung zwischen
mittlerer Blutzuckerkonzentration über
die vorhergehenden 6–8 Wochen und den
HbA1c-Werten entdeckt [7–10], die HbA1c-Be-
Chemische Struktur des Glykohämoglobins (HbA1/HbA1c)
Wie bereits erwähnt, sind normale Hämoglobine
beim gesunden Erwachsenen (chromatographisch)
heterogen, und zwar bedingt durch
einen Polymorphismus der «nicht»-α-Ketten
Fortbildung Schweiz Med Wochenschr 2000;130: Nr 26
welches mögliche Assay-Störfaktoren sind (pathologische
Hämoglobine bei Hämoglobinopathien,
modifizierte Hämoglobine, beispielsweise
infolge von Carbamylierung bei Niereninsuffizienz
oder bei chronischem Alkoholkonsum).
Darüber hinaus sollte zur Kenntnis
genommen werden, dass zahlreiche Faktoren
den HbA1c-Wert direkt beeinflussen (beispielsweise
Eisenmangel-Anämie, verkürzte Überlebensdauer
der Erythrozyten).
Keywords: Diabetes mellitus; Hämoglobin A1c;
glykosyliertes Hämoglobin
Carbamylierung bei Niereninsuffizienz)? Welche
Faktoren stören zwar nicht den Assay,
beeinflussen aber dennoch direkt den HbA1c-
Wert (verkürzte Überlebensdauer der Erythrozyten,
Anämie)? Müssen bei einem Diabetiker
das Hämoglobin, die Retikulozyten sowie die
Hämoglobin-Elektrophorese bestimmt werden,
um HbA1c-Werte konklusiv beurteilen
zu können? Wie ist die Assay-Performance
(Präzision)? Dürfen HbA1c-Werte vom gleichen
Patienten, die in verschiedenen Labors mit der
gleichen Assay-Methode bestimmt wurden,
verglichen werden? In der folgenden Übersicht
findet sich eine Antwort auf diese Fragen.
stimmung in die klinische Praxis eingeführt
und die Bestimmungsmethoden weiterentwickelt
[11–13], was die Diabetiker-Betreuung
entscheidend prägen sollte [14–17]. Heute
stellt die HbA1c-Bestimmung den «gold standard»
für die Stoffwechselkontrolle bei Diabetes
mellitus dar [18]. Die Bedeutung der HbA1c-
Bestimmung hat in den 90er Jahren noch zugenommen,
da nachgewiesen werden konnte,
dass sowohl bei Typ-1- als auch bei Typ-2-
Diabetes die Verbesserung der Diabeteseinstellung
– ablesbar am HbA1c-Verlauf – zu
einer Senkung der mikrovaskulären Komplikationsrate
führt. Der Nachweis gelang durch
zwei herausragende Studien: DCCT (Diabetes
Control and Complications Trial) und UKPDS
(UK Prospective Diabetes Study) [19, 20].
und als Folge von posttranslationellen Modifikationen.
Ersteres führt dazu, dass beim gesunden
Erwachsenen neben Hämoglobin A
(α2β2) auch fetales Hämoglobin (α2γ2) und

Tabelle 1
Schweiz Med Wochenschr 2000;130: Nr 26
Fortbildung
Hämoglobin A2 (α2δ2) vorkommen. Bei den
übrigen Subfraktionen des Hämoglobins handelt
es sich vorwiegend um «Glykosylierungs»-
Produkte von Normalhämoglobin mit Hexosen
bzw. Hexosephosphaten (posttranslationelle
Modifikation). Diese Glykosylierung –
oder besser Glykierung – hat man sich so
vorzustellen 1 : Die Reaktion der Glykierung
erfolgt nicht-enzymatisch und wird in ihrem
Ausmass durch die relativen Konzentrationen
des reagierenden Monosaccharids und des
Hämoglobins bestimmt. Es handelt sich um
eine Kondensationsreaktion. Und zwar wird
Glukose (konzentrationsabhängig) über die
Carbonylgruppe mit freien Aminogruppen
(N-terminal oder ε-Aminolysin) des Hämoglobins
nicht-enzymatisch und reversibel zu
einer Aldiminverbindung (Schiff-Base) verknüpft
[21]. Erst in einem zweiten, wesentlich
langsameren Prozess entsteht durch eine sogenannte
Amadori-Umlagerung die stabile Form
des sogenannten Glykohämoglobins, ein Ketoamin
2 . Die zuerst entstehende Aldiminverbindung
ist sehr labil. Sie kann innert weniger
Stunden wieder in ihre Komponenten zerfallen.
Die Amadori-Umlagerung in die stabile Ketoaminverbindung
hingegen erfolgt etwa 50mal
langsamer. Kurzfristige Erhöhungen der Blut-
1 Da keine eigentlichen Glykoside entstehen, sollte der Begriff
der Glykosylierung ersetzt werden durch den Begriff Glykierung
(engl. glycation).
2 Der Begriff «Glykohämoglobin» ist eigentlich nicht korrekt
(kein Glykoprotein!).
Verschiedene Methoden der HbA1c-Bestimmung, mögliche Störfaktoren.
glukose (beispielsweise im Rahmen eines oralen
Glukose-Toleranztests) beeinflussen deshalb
die Konzentrationen dieser Ketoaminverbindungen
nicht. Bei der Beurteilung der mittleren
Glykämielage («Blutzuckergedächtnis»)
in der Diabeteskontrolle interessiert einzig
die stabile Form des Glykohämoglobins. Das
bedeutet, dass die labilen Aldiminverbindungen
vor der Analyse entfernt (durch Ansäuern,
Dialyse, Semicarbazid-Zugabe) oder dass spezifische
Methoden zur isolierten Erfassung
der Ketoaminverbindungen (Affinitätschromatographie,
Immunoassay; s. Tab. 1) gewählt
werden müssen.
Die Auftrennung der HbA1-Komponenten [22]
wie auch gewisser nicht-β-aminoterminaler
Glykohämoglobine erfordert eine besondere
Analytik [23], beispielsweise die Kationenaustauschchromatographie
[24]. Die schnell
wandernde Fraktion wird dabei als HbA1 bezeichnet
und von der Hauptfraktion HbA0
unterschieden. Die Subfraktion HbA1 kann
dabei in grossen Säulen bei langsamer Chromatographie
und veränderten Pufferlösungen in
weitere Fraktionen unterteilt werden: HbA1a1,
HbA1a2, HbA1b und HbA1c (s. Tab. 2). In
den meisten analytischen Systemen werden
die HbA1a-Komponenten aber nicht und die
HbA1b-Komponenten nur andeutungsweise aufgetrennt.
Komplizierend kommt hinzu, dass
auch die Hauptfraktion HbA0 teilweise glykosyliert
wird [25], was mit den üblichen
Chromatographiemethoden jedoch nicht er-
Methode gemessene Fraktion Störfaktor Störfaktor Störfaktor Störfaktor
labile Hämoglobin- erhöhtes Varianten-Hämoglobin modifiziertes
Form/Aldimin fetales Hämoglobin* (HbS, HbC, HbE) Hämoglobin**
Affinitäts- totales glykiertes – – – –
chromatographie Hämoglobin ➔ HbA1c- korrekte Messung korrekte Messung korrekte Messung korrekte Messung
Äquivalente des glykierten Hämoglobins des glykierten Hämoglobins des glykierten Hämoglobins des glykierten Hämoglobins
HPLC HbA1/HbA1c + +/– +/– +
muss eliminiert muss erkannt und muss erkannt und interferierende
werden Resultat Resultat Substanzen als
entsprechend entsprechend glykiertes Hämoglobin
korrigiert werden korrigiert werden gemessen
Ionenaustausch- HbA1/HbA1c + + + +
chromatographie muss eliminiert falsch hohes falsch tiefes interferierende
werden Resultat Resultat*** Substanzen als
glykiertes Hämoglobin
gemessen
Immunoassay spezifisches HbA1c – – – –
korrekte Messung korrekte Messung korrekte Messung korrekte Messung
des HbA1c des HbA1c des HbA1c des HbA1c
+ störender Einfluss; – kein Einfluss
* fetales Hämoglobin erhöht: z.B. bei hereditärem persistierendem fetalem Hämoglobin, bei Betathalassämie,
in der Schwangerschaft und bei Diabetes mellitus
** Beispiele: carbamyliertes Hämoglobin bei Niereninsuffizienz/Urämie, acetyliertes Hämoglobin bei Aspirintherapie,
modifiziertes Hämoglobin bei hohem Alkoholkonsum (Acetaldehydaddukt)
*** Hämoglobin D: sowohl falsch tiefe als auch falsch hohe Resultate [131]
995

Tabelle 2
Glykierte («glykosylierte»)
Hämoglobine (Übersicht).
Ausgangssubstanz ist
das HbA0 (bestehend aus
2 α- und 2 β-Ketten).
Klinische Bedeutung des Glykohämoglobins (HbA1/HbA1c)
996
fassbar ist. Tabelle 2 zeigt die Glykohämoglobine
in der Übersicht und gibt an, welche Subfraktionen
bei Diabetes mellitus erhöht sind.
Eine zur Glykierung analoge, nicht-enzymatische,
konzentrationsabhängige Kondensationsreaktion
von Hämoglobin findet im übrigen
auch mit zahlreichen anderen Produkten
Die HbA1/HbA1c-Bestimmung ermöglicht die
Beurteilung der mittleren Blutglukosekonzentration
der vorausgegangenen 6 bis 8 Wochen,
da der mittlere Blutzucker positiv mit dem
Glykohämoglobin korreliert [7–10, 26, 27,
28]. Dabei wird in der Regel von einer linearen
Beziehung ausgegangen, was im klinisch relevanten
Blutglukosebereich erlaubt ist. Die
Mittellage des Blutzuckers (in mmol/l) lässt
sich anhand der beiden folgenden Formeln
abschätzen:
[1,46 � HbA1] – 5,12
beziehungsweise
[2,02 � HbA1c] – 5,19 (zur Vereinfachung empfehlen
wir, [HbA1c � 2] – 5 zu rechnen)
(errechnet für die Biorad-Minisäulen nach Berger und
Flückiger [26]).
Für die klinische Beurteilung ist es dabei unwesentlich,
ob HbA1 oder HbA1c gemessen
wird. In frischen Blutproben korreliert nämlich
das HbA1ceng mit dem HbA1 (HbA1 = 1,18
HbA1c + 1,67, Korrelationskoeffizient 0,97
[29]). Bei gelagerten Blutproben jedoch ist
das HbA1c zuverlässiger als HbA1.
Ursprünglich ging man davon aus, dass die
Normwerte für HbA1(c) altersunabhängig sind
[30]. Später haben dann zahlreiche Autoren
eine altersabhängige HbA1(c)-Zunahme aufzeigen
können [31–35]. Auch betreffend Geschlechtsabhängigkeit
liegen unterschiedliche
Angaben vor. Einerseits wurden bei Frauen
im Vergleich zu Männern leicht erhöhte
HbA1c-Werte gefunden [36, 37]. Diese Befunde
könnten eventuell auf einen höheren fetalen
Hämoglobin-Gehalt zurückzuführen sein.
Flückiger et al. haben nämlich bei spezifischer
HbA1c-Bestimmung mittels Diamat-Analyzer,
welcher fetales Hämoglobin von HbA1c ab-
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glykierte Hämoglobine involvierte Zucker
glykiertes HbA0* α2(β-ε-Lys-Glucose)2
HbA1 HbA1a HbA1a1 α2(β-N-Frucose-1,6-Biphosphat)2
* bei Diabetes mellitus erhöht
HbA1a2
α2(β-N-Glucose-6-Phosphat)2
HbA1b* α2(β-N-Hexose)2
HbA1c* α2(β-N-Glucose)2
statt: beispielsweise mit Isocyanat, einem Dissoziationsprodukt
von Harnstoff, welches besonders
bei der Urämie anfällt. Dies führt zwar
nicht zu glykiertem, aber zu analog verändertem,
modifiziertem Hämoglobin, welches die
HbA1/HbA1c-Bestimmung stören kann, wie
unten gezeigt wird.
trennt, keine geschlechtsspezifischen Unterschiede
feststellen können [38]. Aber auch
mittels HPLC-Methode haben Carrera et al.
kürzlich keine Abhängigkeit vom Geschlecht
objektivieren können [31]. Definitiv wird die
Frage nach Alters- und Geschlechtsabhängigkeit
der HbA1c-Normwerte wohl erst nach Einführung
einer internationalen Standardisierung
in der HbA1c-Bestimmung geklärt werden
können, da erst unter dieser Voraussetzung der
Vergleich internationaler epidemiologischer
HbA1c-Daten zulässig wird.
Da diverse Studien gezeigt haben, dass bei Typ-
2-Diabetes eine gute Korrelation zwischen
Nüchtern-Blutglukose und Glykohämoglobin
besteht, wurde von einzelnen Autoren vorgeschlagen,
bei Diabetes Typ 2 die Nüchtern-
Glukose anstelle des HbA1/HbA1c zu bestimmen
[39–42]. Diese Korrelation wird neuerdings
aber wieder in Frage gestellt [43].
Unbestritten aber ist die gute Korrelation
zwischen mittlerer Blutglukosekonzentration
und Glykohämoglobin. Wichtige diesbezügliche
Daten basieren auf der bereits erwähnten
DCCT-Studie [19]. Im Rahmen dieser
Untersuchung wurden bei insgesamt 278 Typ-
1-Diabetikern ein Jahr lang vierteljährlich
das HbA1c sowie ein 7 Messungen umfassendes
24-Stunden-Blutglukoseprofil bestimmt
[44] und die Resultate miteinander korreliert.
Das Ergebnis war hochsignifikant (Korrelationskoeffizient
0,80, p

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Fortbildung

998
Harz als HbA0. 1979 wurden in vivo schnell
fluktuierende HbA1c-Werte beschrieben [61,
62]. Es zeigte sich, dass bei der Chromatographie
labile Zwischenprodukte (Schiff-Basen)
offensichtlich mitgemessen wurden [63]. In
der Folge wurden Methoden entwickelt, mittels
welcher dieses Prä-HbA1c abgetrennt werden
kann, beispielsweise durch Dialyse
der Hämolysate (aufwendig) [64] oder durch
Inkubation der Erythrozyten mit physiologischer
Kochsalzlösung [65]. Durch letzteres
kann etwa die Hälfte des labilen HbA1c entfernt
werden [66]. Als weitere «Eliminatoren» wurden
Semicarbazid und Borat eingeführt [67].
Dennoch kann die HPLC-Methode durch eine
Vielzahl von Faktoren gestört werden, wobei
Varianten-Hämoglobine und modifizierte Hämoglobine
(beispielsweise Hämoglobin-Carbamylierung
bei Urämie) im Vordergrund stehen
[68, 69].
Affinitätschromatographie (BAC)
Boronatgruppen bilden im Alkalischen mit der
cis-Diolstruktur, wie sie in nicht-enzymatisch
glykosylierten Proteinen vorliegt, Komplexe
aus. Die Boronataffinitätschromatographie
(BAC) erlaubt daher die spezifische Messung
des gesamten glykierten Hämoglobins. Die Resultate
können aber für HbA1c standardisiert
werden (HbA1c-Äquivalente). Weil bei der
Affinitätschromatographie sowohl Hämoglobine
zurückgehalten werden, die am N-terminalen
Ende glykiert wurden, als auch solche,
die an den ε-Aminogruppen von Lysin glykiert
wurden, sind die Werte für glykierte Hämoglobine,
die mit Boronataffinitätschromatographie
bestimmt wurden, jeweils typischerweise
höher als diejenigen, die mit Ionenaus-
HbA1c-Bestimmung: allgemeine Einschränkungen
Transfusionen, Anämien und verkürzte Erythrozyten-Überlebensdauer
(beispielsweise bei
Sphärozytose) stören die HbA1c-Bestimmung
unabhängig vom verwendeten Assay.
Ein einmaliger akuter Blutverlust von 450 ml
bei einer Blutspende verursacht beispielsweise
eine HbA1- und HbA1c-Erniedrigung von
0,5% mit einem Nadir durchschnittlich 6 bis 8
Wochen nach erfolgter Blutentnahme (Latenz
bedingt durch protrahierte Retikulozytose)
[80]. Wiederholte Aderlässe (beispielsweise im
Rahmen einer Hämochromatose-Therapie)
haben eine stärkere Abnahme zur Folge (gezeigt
für HbA1 [81]). Auch bei hämolytischen An-
Fortbildung Schweiz Med Wochenschr 2000;130: Nr 26
tauschchromatographie gemessen wurden.
Neuere Methoden sind automatisiert und
drücken das Resultat neben dem total glykierten
Hämoglobin als standardisiertes HbA1-
Äquivalent aus.
Immunoassays
Der erste Immunoassay für HbA1c basierte auf
einem polyklonalen Schaf-Antikörper [70].
Antiseren und monoklonale Antikörper gegen
Hämoglobin, das N-terminal oder an ε-Aminogruppen
von Lysin durch Glukose modifiziert
wurde, haben die Weiterentwicklung von
Immunoassays ermöglicht [71–77]. Es wurden
monoklonale Antikörper gegen das glykierte
Valin und das N-terminale Ende der β-Kette
des Hämoglobins erzeugt, die aufgrund ihrer
hohen Spezifität die übrigen glykierten Hämoglobine
(HbA1 und HbA1b, labiles HbA1c, glykiertes
HbA0) und glykierte Hämoglobin-Varianten
nicht miterfassen (spezifische Methode).
Auch carmamylierte Hämoglobine werden
nicht mitgemessen [78]. Das Verfahren basiert
beispielsweise auf Inhibition von Latex-Immunagglutination
und kann als Einzelprobenverfahren
durchgeführt werden. Daneben existieren
auch «enzyme-linked immunosorbent
assays» (ELISA) und immunoturbidometrische
Verfahren (für längere Serien, Multisampletesting)
mit halb- oder vollautomatisierten
Analysegeräten. Für Einzelmessungen in einem
Praxislabor gibt es präkalibrierte Geräte mit
Fertigreagenzien, welche die Hemmung einer
Latex-Immunagglutination messen (Beispiel:
DCA 2000 System) [79]. Die vollautomatisierte
Messung dauert dabei noch etwa
6 Minuten.
ämien beeinflusst die Verkürzung der Erythrozyten-Lebensdauer
das Glykohämoglobin [82,
83] bzw. das HbA1c [84]. Aufgrund dieser gut
dokumentierten Beziehung zwischen der Lebensspanne
der Erythrozyten und dem Glykohämoglobin
wurde interessanterweise angeregt,
den Schweregrad hämolytischer Anämien
anhand des Glykohämoglobin-Verlaufs zu monitorisieren
[85, 86]. Bei nichthämolytischen
Anämien (beispielsweise Eisenmangelanämie)
ist das HbA1 in Abhängigkeit vom Gehalt an
fetalem Hämoglobin bzw. von der Bestimmungsmethode
unverändert oder leicht erhöht
[87]. Komplizierend kommt hinzu, dass sich oft

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Fortbildung
bei Diabetikern eine verkürzte Erythrozyten-
Lebensdauer findet, speziell bei Vorliegen einer
Niereninsuffizienz oder einer Mikroangiopathie
[88]. Im Einzelfall ist es unumgänglich,
nebst dem HbA1c auch ein rotes Blutbild sowie
die Retikulozytenzahl zu bestimmen, um die
genannten, nicht Assay-spezifischen Störfaktoren
aufzudecken [89]. Neuerdings wurde sogar
angeregt, bei entsprechendem klinischem Verdacht
die Erythrozyten-Lebensdauer durch Bestimmung
des erythrozytären Kreatins abzuschätzen
und im Einzelfall das gemessene
HbA1c mittels Korrekturformel anzupassen
[90].
Neben diesen Faktoren führen vor allem
pathologische Hämoglobine bei Hämoglobinopathien
(Varianten-Hämoglobine), modifizierte
Hämoglobine (beispielsweise infolge
von Carbamylierung bei Niereninsuffizienz)
bzw. ein zu hoher Gehalt an fetalem Hämoglobin
zu Assay-Störungen und somit zu
HbA1c-Messwertverfälschungen.
Einige Routinebestimmungsmethoden trennen
zwischen HbA1c und fetalem Hämoglobin
nicht auf, wie der Tabelle 1 zu entnehmen ist.
Dies führt bei erhöhtem fetalem Hämoglobin
zur Fehlbeurteilung, da fetales Hämoglobin
mitgemessen wird. Nun ist das fetale Hämoglobin
bei Diabetikern durchschnittlich erhöht,
und zwar beim Typ 1 stärker als beim
Typ 2 [91, 92]. Fetales Hämoglobin kann
auch genetisch bedingt persistieren oder durch
Schwangerschaft bedingt ansteigen. In einem
solchen Fall ist es unumgänglich, eine Methode
zu wählen, welche zwischen Glykohämoglobin
und fetalem Hämoglobin differenziert, beispielsweise
Affinitätschromatographie oder
Immunoassay-Verfahren. Auch mittels HPLC
kann fetales Hämoglobin identifiziert werden.
Deutlich seltener ist das Vorhandensein von
Hämoglobin-Varianten wie Hämoglobin H,
Hämoglobin Hijiyama, Hämoglobin Hafnia,
Hämoglobin K oder Hämoglobin J (Hämoglobinopathien).
In Österreich beispielsweise
wurde für Hämoglobin-Varianten eine Prävalenz
von 0,059% ermittelt. Teils sind pathologische
Hämoglobine negativer als Hämoglobin-
A-geladene, weswegen teils falsch hohe HbA1-
Werte resultieren können. Hämoglobinopathien
sollten vermutet und durch Hämoglobin-
Elektrophorese gesucht werden, wenn eine
deutliche Diskrepanz zwischen der aufgrund
der Blutzuckerbestimmung erwarteten Diabeteseinstellung
und dem gemessenen HbA1c-
Wert besteht.
Weiter können Hämoglobin-Modifikationen
zu einer Störung der HbA1c-Bestimmung führen.
Die klinisch wohl relevanteste solche Störung
entsteht durch Carbamylierungsreaktion (von
Hämoglobin) bei Niereninsuffizienz/Urämie.
Dadurch kann es zur ganz beträchtlichen Verfälschung
der HbA1c-Werte kommen, mit
HbA1-Anstieg bis zu 3% [57, 93]. Die Carbamylierungsreaktion
führt unter anderem
dazu, dass auch bei nichtdiabetischen Patienten
falsch hohe Werte für glykiertes Hämoglobin
gefunden werden können. Das carbamylierte
Hämoglobin entsteht durch Interaktion
von terminalen Hämoglobin-Aminogruppen
mit Isocyanidsäure. Das Isocyanat selbst entsteht
durch spontane Dissoziation von Harnstoff.
Carbamyliertes Hämoglobin coeluiert
mit HbA1a+b [94] und mit HbA1c [95]. Gestört
werden einzig die ladungsabhängigen Trennverfahren
(HPLC und Elektrophorese), nicht
jedoch die Affinitätschromatographie bzw. die
Immunoassays [56]. HbA1 und HbA1c sind bei
Urämie deshalb nur dann zuverlässige Parameter
zur Beurteilung der durchschnittlichen
Blutzuckereinstellung, falls geeignete Messverfahren
eingesetzt werden. Es gilt auch zu
berücksichtigen, dass es bei Urämie zu einer
Verkürzung der Erythrozyten-Lebensdauer
und zur hyporegeneratorischen Anämie (Erythropoietin-Mangel)
kommen kann [96, 97].
Kompliziert wird die Situation bei therapeutischem
Einsatz von Eryhropoietin (Zunahme
der Retikulozyten). Nakao et al. haben für
solche Patienten eine HbA1c-Korrekturformel
vorgeschlagen (unter Einbezug von Hämatokrit
und Retikulozyten) [98].
Auch Salizylate beeinflussen Glykohämoglobin.
Bei Aspirin-Langzeittherapie (mehr als
500 mg/Tag über mehrere Wochen) wird Hämoglobin
bis zu 5% acetyliert. Die Acetylierung
hat eine verstärkte negative Ladung zur
Folge, was zu Veränderungen in der Elektrophorese
und Ionenaustauschchromatographie/HPLC
führt. Acetyliertes Hämoglobin
wandert dabei analog zum HbA1c schneller und
kann somit zu einem falsch hohen HbA1c-Resultat
führen [99, 100]. Die Langzeittherapie
mit kleineren Mengen von Acetylsalicylaten
(200–300 mg/ Tag) oder eine nur kurz dauernde
Verabreichung von deutlich höheren Dosierungen
(2000 mg/ Tag während einer Woche)
scheinen keinen klinisch relevanten «falschen»
Anstieg des Glykohämoglobins durch acetyliertes
Hämoglobin zur Folge zu haben [101].
Bei starkem Alkoholkonsum sind die HbA1c-
Werte in Abwesenheit einer Glukoseintoleranz
erhöht, bedingt durch ein Hämoglobin mit
HbA1c-Mobilität [102–104]. Ein solches Hämoglobin
tritt bei einem Alkoholkonsum von
150 bis 200 g/Tag auf und normalisiert sich
999

HbA1c-Bestimmung: methodenspezifische Einschränkungen
1000
Tabelle 3
Klinische Situationen mit
Veränderung des
HbA1/HbA1c.
nach Absetzen des Alkoholkonsums mit einer
Halbwertszeit von 11 Tagen. Die Struktur
dieser «alkoholischen» HbA1c-Komponente ist
nicht identifiziert [105]. Allerdings sind die
Einflüsse von Aspirin und Alkohol klinisch
oft vernachlässigbar [106].
Die Inkubation von Hämoglobin mit β-Lactam-Penicillin
ergibt penicilloyiertes Hämoglobin
mit Hb1c-Mobilität, die Glykierung an
und für sich bleibt unverändert. Das HbA1c erscheint
deshalb bei Patienten unter solcher
Therapie falsch erhöht [107].
Seltenere Ursachen für Verfälschung der HbA1c-
Tabelle 1 zeigt in der Übersicht, welche Methode
durch welche Faktoren spezifisch gestört
werden kann.
Affinitätschromatographie
Die Affinitätschromatographie ist relativ unempfindlich
gegenüber Schwankungen von pH
und Temperatur. Sie misst allerdings das gesamte
glykierte Hämoglobin. Vielleicht aber
widerspiegelt diese Subfraktion den durchschnittlichen
Blutzuckerstatus auch realitätsgetreuer
als das HbA1c allein. Hämoglobin-
Varianten oder labile Aldiminformen interferieren
nicht mit der HbA1c-Messung.
Ionenaustauschchromatographie und HPLC
Temperatur und pH, Schiff-Base-Intermediate
(labiles HbA1c, sog. Prä-HbA1c, muss vor Messung
entfernt werden), zu hoher fetaler Hämoglobin-Gehalt,
Hämoglobin-Varianten, hohe
Triglyzerid- oder Bilirubin-Werte können mit
der HbA1c-Bestimmung interferieren.
Wie einige andere Routinebestimmungsmetho-
Fortbildung Schweiz Med Wochenschr 2000;130: Nr 26
falsch tief
Hämoglobin S, Hämoglobin C
Hämoglobin D*
hämolytische Anämie
kongenitale Sphärozytose
akuter Blutverlust
Zustand nach Erythrozyten-
Transfusion
falsch hoch
fetales Hämoglobin > normal oder 0,5%
Urämie (mit oder ohne Hämodialyse)
chronische Eisenmangelanämie
Hypertriglyzeridämie
Alkohol
Aspirin
β-Lactam-Antibiotika
Bleivergiftung
Hydroxyurea
* falls mit HPLC-Methode gemessen: sowohl falsch hohe als auch falsch tiefe Resultate [131]
Werte (falsch hohe Werte) sind: eine Therapie
mit Phenobarbital [108] oder Hydroxyurea
[109], eine chronische Bleivergiftung bei Kindern
[110] und eine Galaktosämie. Da Galaktose
reaktiver ist als Glukose, kommt es hierbei
zu einer gesteigerten, durch Galaktosebedingten
Glykierung von Hämoglobin [111].
Tabelle 3 gibt eine Übersicht über klinische
Situationen, welche HbA1/HbA1c-Werte verändern
können.
den trennen auch diese Verfahren nicht automatisch
zwischen HbA1c und fetalem
Hämoglobin (s. Tab. 1), was bei den oben erwähnten
Umständen mit erhöhtem fetalem
Hämoglobin zur Fehlbeurteilung führen kann.
Allerdings kann fetales Hämoglobin – sowie
auch Hämoglobin-Varianten – mittels HPLC
separat identifiziert werden. In Anwesenheit
von fetalem Hämoglobin empfiehlt es sich
allenfalls, die Glykierung von Hämoglobin mit
spezifischer Methodik zu bestimmen [112,
113].
Je nach Ladung des Varianten-Hämoglobins
können bei HbA1c-Bestimmungen mit der
Kationenaustauschchromatographie falsch
hohe (fetales Hämoglobin, Hämoglobin H)
oder falsch tiefe Werte (Hämoglobin S, C und
D) resultieren. Im ersten Fall haben die Hämoglobin-Varianten
zusätzliche negative Ladungen
und können zusammen mit der HbA1-
Fraktion eluieren und dadurch eine Überschätzung
des Glykohämoglobins verursachen. Ein
abnormes Hämoglobin sollte deshalb aktiv gesucht
werden, falls die mittels Ionenaustauschchromatographie
ermittelten HbA1(c)-Werte
unerwartet hoch (Varianten-Hämoglobin
eluiert mit HbA1-Fraktion) oder unerwartet

Schweiz Med Wochenschr 2000;130: Nr 26
Fortbildung
tief (Varianten-Hämoglobin eluiert mit HbA0-
Fraktion) ausfallen. Bei den bekannteren –
aber insgesamt seltenen – Hämoglobin-Varianten
Hämoglobin S, C und D ist aufgrund der
gegenüber Hämoglobin A positiveren Ladung
die Elution verzögert, und die glykierten Formen
des Varianten-Hämoglobins werden bei
der Sammlung von HbA1 nicht erfasst. Da aber
das Ausmass der Glykierung von Hämoglobin
S, C und D mit demjenigen von Hämoglobin A
vergleichbar ist und die Lebensdauer der
Erythrozyten von heterozygoten Trägern dieser
Varianten-Hämoglobine unverändert ist,
lässt sich die Blutzuckermittellage dennoch
mittels Messen der Hämoglobin-Glykierung
erfassen, wobei aufgrund des konstanten Varianten-Hämoglobin-Gehalts
eine Korrektur
des falsch tiefen HbA1c-Wertes vorgenommen
werden kann [114].
Eine massive Hypertriglyzeridämie ergibt bei
der HbA1(c)-Bestimmung wegen der Lakteszenz
falsch hohe Werte, sofern das Blut nicht gewaschen
wird. Dasselbe gilt für die Hyperbilirubinämie
[115]. Die Interferenz tritt allerdings
erst ab hohen Triglyzeridwerten auf. Sie
kann durch geeignete Aufbereitung der Zellen
(Waschen) eliminiert werden. Da die Hypertriglyzeridämie
bei Diabetes mellitus bekanntermassen
ein relativ häufiges Problem darstellt,
sollte diese technische Einschränkung
der Ionenaustauschchromatographie unbedingt
berücksichtigt werden. Auch eine Bilirubin-Interferenz
kann durch Waschen eliminiert
werden.
Immunoassays
Immunoassays mit monoklonalen Antikörpern
haben den Vorteil, dass sie spezifisch
HbA1c messen, labiles HbA1c (Schiff-Base-Intermediate)
nicht mit erfasst wird und die Methode
durch fetales Hämoglobin, Varianten-
Hämoglobin und auch durch carbamyliertes
Hämoglobin (bei der Urämie) kaum gestört
wird.
Testperformance
Es sollten für jeden verwendeten Assay die
folgenden Testcharakteristika bekannt sein:
Spezifität (HbA1, HbA1c, fetales Hämoglobin?),
Normbereich und Präzision (Variationskoeffizient,
CV). Die Präzision betreffend, sind
die folgenden Variationskoeffizientwerte von
Interesse: Intra-Labor- bzw. Intra-Assay-Variationskoeffizient
und Inter-Methoden-Varia-
tionskoeffizient (wobei mindestens ein Methodenvergleich
mit einer Referenzmethode
vorliegen sollte, beispielsweise mit nicht kommerzieller
säulenchromatographischer Methode).
Weiter sollten sämtliche Labors, welche
HbA1c-Bestimmungen anbieten, an Ringversuchen
beteiligt sein (Inter-Labor-Variationskoeffizient).
Zudem sollten Messvergleiche mit
stabilen Standards vorliegen. Trotz grossen
Bemühungen sind HbA1c-Assays international
aber immer noch nicht standardisiert, im Gegensatz
etwa zu den Quick-Bestimmungsmethoden
(INR), weil logistische, methodologische
und technische Probleme noch ungelöst
sind [116–122]. HbA1c-Werte vom gleichen
Patienten, die in verschiedenen Labors mit der
gleichen Assay-Methode oder in nur einem
Labor mit verschiedenen Assays bestimmt
wurden, sind somit nur beschränkt vergleichbar.
«Gute» Blutzuckerwerte – «schlechtes»
HbA1c oder umgekehrt
Wie erwähnt korreliert das HbA1c gut mit der
mittleren Blutglukosekonzentration. Findet
sich aber eine Diskrepanz zwischen gemessenem
und erwartetem HbA1c-Wert («gute»
Blutzuckerwerte – «schlechtes» HbA1c oder
umgekehrt), so sollten zuerst Compliance-Probleme
ausgeschlossen werden (Patient gibt beispielsweise
falsch tiefe Blutzuckerwerte an). In
einem nächsten Schritt sollte nach für den verwendeten
Assay spezifischen und unspezifischen
Störfaktoren (beim Patienten) gefahndet
werden. In solchen Fällen kann es sinnvoll sein,
Hämoglobin und Retikulozytenzahl zu bestimmen,
eine Hämoglobin-Elektrophorese
oder aber eine HbA1c-Doppelbestimmung zu
veranlassen. Ergibt die Doppelbestimmung mit
einem anderen Assay (in der Regel in einem
Zweitlabor) einen deutlich anderen Wert, so
müssen Assay-spezifische Störfaktoren in Betracht
gezogen werden.
Diskrepante Befunde zwischen HbA1c-Wert
und mittlerer Blutglukosekonzentration können
aber nicht immer erklärt werden – und
finden sich im übrigen auch bei Nicht-Diabetikern
[123, 124]. Es wurde versucht, dieses
Phänomen durch eine «Stoffwechselveranlagung»
zu erklären (high and low «glycators»).
Demnach würde das Ausmass der nicht-enzymatischen
Glykierung von Hämoglobin bei
einzelnen Individuen nicht einzig durch die
relativen Konzentrationen von Glukose und
Hämoglobin bestimmt, sondern noch durch
andere, nicht identifizierte Faktoren. Diese
1001

1002
Tabelle 4
HbA1c-Bestimmung: relevante
Fragen zur Methodik.
Überlegungen sind jedoch spekulativer Natur
[125]. Nichtsdestotrotz ist das HbA1c in Einzelfällen
nicht aussagekräftig, das heisst, es
korreliert schlecht mit den tatsächlich vorhandenen
Blutglukosewerten. In solchen Fällen
empfehlen wir zusätzlich die Bestimmung von
Fruktosamin.
Fruktosaminbestimmung
Das Fruktosamin ist eine Sammelbezeichnung
für glykierte unspezifische Serumproteine,
hauptsächlich glykiertes Albumin, welches
eine Halbwertszeit von 14 bis 20 Tagen hat.
Der Vorgang der Glykierung geschieht analog
zum Prozess bei der HbA1c-Entstehung. Die
Fruktosaminbestimmung ist als Routinelabormethode
verfügbar, im Gegensatz zur spezifischen
Bestimmung von glykiertem Albumin
[126]. Der Fruktosaminwert korreliert mit
der mittleren Blutglukosekonzentration der
vorangegangenen 2 Wochen und eignet sich
deshalb zur «kurzfristigen» Beurteilung der
Stoffwechsellage, beispielweise im Rahmen
einer Schwangerschaft [127]. Der Normalbereich
der kalorimetrischen Bestimmung mit
Nitrotetrazoliumblau wird mit

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