Wolfgang Weinmann

Biomarker sind in Diagnose und Therapie alkoholbezogener Störungen in Ergänzung zu Selbstangaben von relevanter Bedeutung. Traditionelle Biomarker wie Gamma-Glutamyltranspeptidase (GGT) und mittleres korpuskuläres Volumen (MCV) sind indirekte Marker und werden durch Alter, Geschlecht und nicht alkoholbezogene Erkrankungen beeinflusst. Direkte Ethanolmetabolite wie Ethylglukuronid (EtG), Ethylsulfat (EtS) und Phosphatidylethanol (PEth) sind direkte Stoffwechselprodukte von Alkohol. Sie zeichnen sich durch hohe Sensitivität und Spezifität aus, decken ein komplementäres Zeitfenster des Konsumnachweises ab und werden seit einigen Jahren zunehmend routinemäßig eingesetzt. Direkte Ethanolmetabolite sind im Serum für Stunden, im Urin für bis zu 7 Tage, im Vollblut über 2 Wochen und in Haaren über Monate nachweisbar. Zu den Anwendungsbereichen gehören klinisch routinemäßige Anwendungen, der Einsatz in notfallmedizinischen Kontexten, Abstinenznachweis in Alkoholbehandlungsprogrammen, bei Fahreignungsuntersuchungen, Lebertransplantationen, betrieblicher Gesundheitsprävention sowie die Verwendung zur Abschätzung des Alkoholkonsums während der Schwangerschaft im Zusammenhang mit dem fetalen Alkohol-Syndrom. Durch ihre Eigenschaften eröffnen sie neue Perspektiven in Prävention, interdisziplinärer Kooperation, Diagnose und Therapie alkoholbezogener Störungen. In addition to self reports and questionnaires, biomarkers are of relevance in the diagnosis of and therapy for alcohol use disorders. Traditional biomarkers such as gamma-glutamyl transpeptidase or mean corpuscular volume are indirect biomarkers and are subject to the influence of age, gender and non-alcohol related diseases, among others. Direct metabolites of ethanol such as ethyl glucuronide (EtG), ethyl sulphate (EtS) and phosphatidylethanol (PEth) are direct metabolites of ethanol, that are positive after intake of ethyl alcohol. They represent useful diagnostic tools for identifying alcohol use even more accurately than traditional biomarkers. Each of these drinking indicators remains positive in serum and urine for a characteristic time spectrum after the cessation of ethanol intake – EtG and EtS in urine up to 7 days, EtG in hair for months after ethanol has left the body. Applications include clinical routine use, emergency room settings, proof of abstinence in alcohol rehabilitation programmes, driving under influence offenders, workplace testing, assessment of alcohol intake in the context of liver transplantation and foetal alcohol syndrome. Due to their properties, they open up new perspectives for prevention, interdisciplinary cooperation, diagnosis of and therapy for alcohol-related problems.

Aims: Phosphatidylethanol (PEth) is a direct ethanol metabolite, attracting attention as biomarker of ethanol intake. Aims of the presented studies are: 1) To further characterise the normalisation of PEth in lager samples and 2) to elucidate potential gender differences and 3) the correlation with other biomarkers and self-reports. Patients and methods: Fifty-seven alcohol dependent patients (ICD 10 F 10.25; f=9, m=48) at three study sites age 43.56 years, gamma glutamyl transpeptidase (GGT) 209.61 U/L, mean corpuscular volume (MCV) 97.35 fL, carbohydrate deficient transferrin (%CDT) 8.68, 1452.29g ethanol intake in the last 7 days (mean) were included. PEth was measured in heparinized whole blood with a high pressure liquid chromatography (HPLC) method, GGT, MCV and %CDT using routine methods. Results: PEth levels of between 0.63 and 26.95µmol/L (6.22 mean, 4.70 median, SD 4.97) at day 1 of detoxification were found. There were no false negatives at day 1. Sensitivities for the other biomarkers were 40.4% for MCV, 73.1% for GGT and 69.2% for %CDT, respectively. The correlation between alcohol intake in the last seven days prior to hospitalisation and PEth was r=.427, pConclusion: Our data suggest, that PEth is 1) a suitable intermediate term marker of ethanol intake in both sexes, 2) sensitivity is extraordinary high in alcohol dependent patients. The results add further evidence to the data that suggest that PEth has potential as a candidate for a sensitive and specific biomarker, which reflects longer lasting intake of higher amounts of alcohol and seemingly has certain advantages over traditional biomarkers.

Einleitung: Eine adaequate Analgosedierung kann bei pädiatrischen Intensivpatienten durch eine kontinuierliche Infusion von Midazolam und Fentanyl aufrecht erhalten werden. Üblicherweise erfolgt die Applikation als feste Mischung mit einem Anteil von 30µg/ml Fentanyl und 2mg/ml Midazolam. Pharmakokinetische Daten der Serumspiegel unter dieser Medikation liegen nicht vor. Fragestellung: Wir untersuchten in einer prospektiven Studie die Serumspiegel der genannten Medikamente unter Dauerinfusion und die Korrelation zwischen den Serumspiegeln und (1) der applizierten Dosis, (2) intensivmedizinischen Parametern und (3) die erreichte Sedierungstiefe. Methode und Patienten: Wir untersuchten 19 Patienten im Alter von 1 bis 141 Monaten (Median 44 Monate). Alle Patienten waren im Median für 15d intubiert und beatmet. 4 Patienten (21%) verstarben. Mit Beginn der Beatmung erhielten die Patienten eine Dauerinfusion von 3µg/kg/h Fentanyl und 0,2mg/kg/h Midazolam. Dosierungsänderungen erfolgten im weiteren nach Einschätzung des Bedarfs orientiert am Zustand der Patienten (z.B.: postoperativer Schmerztherapie) und einem Sedierungsscore (Comfort-Scale). Die Blutentnahme zur Spiegelbestimmung erfolgte im Median 2,5 Tage nach Beginn der Dauerinfusion. Die applizierte Fentanyldosis betrug 1,7–17; Median 4µg/kg/h (Midazolam 0,13–1,1; Median 0,26mg/kg/h). Andere Sedativa wurden im Studienzeitraum nicht verwendet, vier Patienten (21%) waren jedoch relaxiert. 8 Patienten erfüllten die Kriterien eines ARDS mit einer paO2/FiO2 ratio Ergebnisse: Die Serumspiegel erreichten für Fentanyl 1,7–17,8; Median 3,7 ng/ml und für Midazolam 234–4651; Median 831 ng/ml. Eine positive Korrelation zwischen Dosierung und Serumspiegel zeigte sich für Fentanyl (r=0,7; p6 Tage waren sowohl für Fentanyl als auch für Midazolam signifikant höhere Dosen zum Erreichen vergleichbarer Serumspiegel notwendig. Die Comfort-Scale Werte lagen im Bereich einer tiefen Sedierung und korrelierten ebenfalls nicht mit Fentanyl-oder Midazolam-Serumspiegeln. Diskussion: Eine Dosissteigerung der Fentanylinfusion führt linear zu höheren Serumspiegeln und damit zur besseren analgetischen Wirkung. Für Midazolam findet sich ein solcher Zusammenhang nicht. Bei Infusion von Fentanyl und Midazolam in festem Verhältnis ist sowohl eine Über- als auch ein Unterdosierung der sedierenden Komponente möglich.

Einleitung: Eine adaequate Analgosedierung kann bei pädiatrischen Intensivpatienten durch eine kontinuierliche Infusion von Midazolam und Fentanyl aufrecht erhalten werden. Üblicherweise erfolgt die Applikation als feste Mischung mit einem Anteil von 30µg/ml Fentanyl und 2mg/ml Midazolam. Pharmakokinetische Daten der Serumspiegel unter dieser Medikation liegen nicht vor. Fragestellung: Wir untersuchten in einer prospektiven Studie die Serumspiegel der genannten Medikamente unter Dauerinfusion und die Korrelation zwischen den Serumspiegeln und (1) der applizierten Dosis, (2) intensivmedizinischen Parametern und (3) die erreichte Sedierungstiefe. Methode und Patienten: Wir untersuchten 19 Patienten im Alter von 1 bis 141 Monaten (Median 44 Monate). Alle Patienten waren im Median für 15d intubiert und beatmet. 4 Patienten (21%) verstarben. Mit Beginn der Beatmung erhielten die Patienten eine Dauerinfusion von 3µg/kg/h Fentanyl und 0,2mg/kg/h Midazolam. Dosierungsänderungen erfolgten im weiteren nach Einschätzung des Bedarfs orientiert am Zustand der Patienten (z.B.: postoperativer Schmerztherapie) und einem Sedierungsscore (Comfort-Scale). Die Blutentnahme zur Spiegelbestimmung erfolgte im Median 2,5 Tage nach Beginn der Dauerinfusion. Die applizierte Fentanyldosis betrug 1,7–17; Median 4µg/kg/h (Midazolam 0,13–1,1; Median 0,26mg/kg/h). Andere Sedativa wurden im Studienzeitraum nicht verwendet, vier Patienten (21%) waren jedoch relaxiert. 8 Patienten erfüllten die Kriterien eines ARDS mit einer paO2/FiO2 ratio Ergebnisse: Die Serumspiegel erreichten für Fentanyl 1,7–17,8; Median 3,7 ng/ml und für Midazolam 234–4651; Median 831 ng/ml. Eine positive Korrelation zwischen Dosierung und Serumspiegel zeigte sich für Fentanyl (r=0,7; p6 Tage waren sowohl für Fentanyl als auch für Midazolam signifikant höhere Dosen zum Erreichen vergleichbarer Serumspiegel notwendig. Die Comfort-Scale Werte lagen im Bereich einer tiefen Sedierung und korrelierten ebenfalls nicht mit Fentanyl-oder Midazolam-Serumspiegeln. Diskussion: Eine Dosissteigerung der Fentanylinfusion führt linear zu höheren Serumspiegeln und damit zur besseren analgetischen Wirkung. Für Midazolam findet sich ein solcher Zusammenhang nicht. Bei Infusion von Fentanyl und Midazolam in festem Verhältnis ist sowohl eine Über- als auch ein Unterdosierung der sedierenden Komponente möglich.

Aims: Heavy alcohol consumption may accelerate the progression of Hepatitis C (HCV) related liver disease and/or limit efforts at anti-viral treatment. This study was conducted to identify the alcohol consumption amongst people receiving opioid maintenance therapy at an inner city hospital clinic, together with their self-reported HCV status. Methods: On-site dosing clients were invited to complete the brief Alcohol Use Disorders Identification Test (AUDIT-C) with reference to the last six months. Ethyl glucuronide (EtG) and Ethyl sulfate (EtS) were determined in serum and urine (UEtG, UEtS, SEtG). Results: The response rate was 79%. Overall 50% (n=46) of participants were drinking at risk levels. Of the clients who reported as HCV positive, 50% of women and 55% of men consumed alcohol in excess of the stricter limits. For the 26 HCV+ patients, where urine and serum samples were drawn the following results were found (mean, SD, range) for UEtG (19 positives) 3.8, 9.3, 0–34.8mg/L; UEtS (9 positives) 0.5, 1.3, 0–5.3mg/L and SEtG (4 positives) 0.016, 0.039, 0.0.14. Among the 19 UEtS positives, 8 had not reported any ethanol intake in the five days prior to the study. Conclusion: These results suggest that binge drinking is a significant cause of acute risk in this population. The prevalence of regular hazardous drinking in this group is lower than reported in similar populations overseas and few drink without risk.

Beta-D-ethylglucuronide (EtG) is a stable Phase II metabolite of ethanol which can be detected in urine samples several days after elimination of ethanol. It is a useful diagnostic parameter for monitoring abstinence of alcoholics in alcohol withdrawal treatment. For this purpose, determination in urine is mainly performed by LC-MS, LC-MS/MS, or by GC-MS. For the mass spectrometric identification and detection of controlled substances in more sensitive fields such as forensic toxicology, workplace drug testing, doping analysis, and veterinary organic residue control, official guidelines have been released requiring a chromatographic separation and a minimum of two mass spectrometric transitions of the analyte. However, for detection of EtG none of the published LC-MS/MS methods could fulfill the minimum requirements of any of these guidelines. Therefore, an existing LC-MS/MS method has been modified by monitoring further MS/MS transitions instead of only one (deprotonated molecule [M - H](-)/product ions: m/z 75, 85, 113, and 159 optional) with the aim of withstanding administrative or court scrutiny in forensic or workplace drug testing cases. Full method validation has been performed in accordance to guidelines of the German Society of Toxicology and Forensic Chemistry (GTFCh) and requirements of ISO 17025. One application field in the United States is a workplace monitoring program to detect surreptitious alcohol use among recovering health professionals, who by contract had agreed on total abstinence after drug and alcohol withdrawal therapy.

Hair samples of psychiatric patients were analyzed by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS-MS) for the neuroleptics clozapine, flupentixol, haloperidol, penfluridol, thioridazine, and zuclopenthixol. In the study, these neuroleptics were administered to the patients regularly for a minimum of six months. Sample preparation was performed by washing, powdering with a ball mill, extraction of drugs from hair by ultrasonication with methanol, cleanup by solid-phase extraction and subsequent LC-MS-MS analysis using multiple reaction monitoring (MRM). Calibration was performed for all drugs in the range of 0.05 to 10 ng/mg using spiked hair powder and doxepin-d₃ as internal standard. Twenty to 50 mg of hair powder was used and the detection limits of LC-MS-MS were below 0.05 ng/mg for all drugs tested. Therapeutic dosage, number of subjects, hair color, and detected amounts of drugs were as follows: dozapine (150–400 mg/day; n = 3, light brown, medium brown, black; 0.47–0.92 ng/mg), haloperidol (150 mg/3 weeks; n = 1, black/gray; 12.2 ng/mg), penfluridol (20–30 mg/week; n = 2, medium brown, black; 0.08 ng/mg; not detected in one case), thioridazine (100–400 mg/day; n = 4, light brown, medium brown, black; 0.33–9.91 ng/mg, not detected in one case). Besides the active drugs also the desmethyl-metabolites of clozapine and thioridazine were detected by LC-MS-MS. However, flupentixol (5 mg/day; light brown hair) and zuclopenthixol (350 mg/3 weeks; light brown hair) were not detected by these methods in one case each, although the drugs were administered regularly to these patients. The comparison of dosage and hair color in two cases with thioridazine and penfluridol suggests that other interindividual factors may have an influence on drug concentration in hair.