TY - JOUR A1 - Notz, Quirin A1 - Heyland, Daren K. A1 - Lee, Zheng-Yii A1 - Menger, Johannes A1 - Herrmann, Johannes A1 - Chillon, Thilo S. A1 - Fremes, Stephen A1 - Mohammadi, Siamak A1 - Elke, Gunnar A1 - Mazer, C. David A1 - Hill, Aileen A1 - Velten, Markus A1 - Ott, Sascha A1 - Kleine-Brueggeney, Maren A1 - Meybohm, Patrick A1 - Schomburg, Lutz A1 - Stoppe, Christian T1 - Identifying a target group for selenium supplementation in high-risk cardiac surgery: a secondary analysis of the SUSTAIN CSX trial JF - Intensive Care Medicine Experimental N2 - Background Recent data from the randomized SUSTAIN CSX trial could not confirm clinical benefits from perioperative selenium treatment in high-risk cardiac surgery patients. Underlying reasons may involve inadequate biosynthesis of glutathione peroxidase (GPx3), which is a key mediator of selenium's antioxidant effects. This secondary analysis aimed to identify patients with an increase in GPx3 activity following selenium treatment. We hypothesize that these responders might benefit from perioperative selenium treatment. Methods Patients were selected based on the availability of selenium biomarker information. Four subgroups were defined according to the patient's baseline status, including those with normal kidney function, reduced kidney function, selenium deficiency, and submaximal GPx3 activity. Results Two hundred and forty-four patients were included in this analysis. Overall, higher serum concentrations of selenium, selenoprotein P (SELENOP) and GPx3 were correlated with less organ injury. GPx3 activity at baseline was predictive of 6-month survival (AUC 0.73; p = 0.03). While selenium treatment elevated serum selenium and SELENOP concentrations but not GPx3 activity in the full patient cohort, subgroup analyses revealed that GPx3 activity increased in patients with reduced kidney function, selenium deficiency and low to moderate GPx3 activity. Clinical outcomes did not vary between selenium treatment and placebo in any of these subgroups, though the study was not powered to conclusively detect differences in outcomes. Conclusions The identification of GPx3 responders encourages further refined investigations into the treatment effects of selenium in high-risk cardiac surgery patients. KW - selenium KW - glutathione peroxidase KW - cardiac surgery KW - critical care KW - oxidative stress KW - SUSTAIN CSX Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-357196 VL - 11 ER - TY - JOUR A1 - Dresen, Ellen A1 - Pimiento, Jose M. A1 - Patel, Jayshil J. A1 - Heyland, Daren K. A1 - Rice, Todd W. A1 - Stoppe, Christian T1 - Overview of oxidative stress and the role of micronutrients in critical illness JF - Journal of Parenteral and Enteral Nutrition N2 - Inflammation and oxidative stress represent physiological response mechanisms to different types of stimuli and injury during critical illness. Its proper regulation is fundamental to cellular and organismal survival and are paramount to outcomes and recovery from critical illness. A proper maintenance of the delicate balance between inflammation, oxidative stress, and immune response is crucial for resolution from critical illness with important implications for patient outcome. The extent of inflammation and oxidative stress under normal conditions is limited by the antioxidant defense system of the human body, whereas the antioxidant capacity is commonly significantly compromised, and serum levels of micronutrients and vitamins significantly depleted in patients who are critically ill. Hence, the provision of antioxidants and anti-inflammatory nutrients may help to reduce the extent of oxidative stress and therefore improve clinical outcomes in patients who are critically ill. As existing evidence of the beneficial effects of antioxidant supplementation in patients who are critically ill is still unclear, actual findings about the most promising anti-inflammatory and antioxidative candidates selenium, vitamin C, zinc, and vitamin D will be discussed in this narrative review. The existing evidence provided so far demonstrates that several factors need to be considered to determine the efficacy of an antioxidant supplementation strategy in patients who are critically ill and indicates the need for adequately designed multicenter prospective randomized control trials to evaluate the clinical significance of different types and doses of micronutrients and vitamins in selected groups of patients with different types of critical illness. KW - critical illness KW - vitamins KW - vitamin C KW - inflammation KW - medical nutrition therapy KW - oxidative stress KW - selenium KW - trace elements KW - micronutrients KW - vitamin D KW - zinc Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-318186 VL - 47 SP - S38 EP - S49 ER - TY - THES A1 - Sieprath, Ute T1 - Spektrofluorimetrische Selenbestimmung in Urinproben T1 - Spectrofluorimetric measurement of selenium in urine N2 - Das Spurenelement Selen ist in den letzten Jahren in den Mittelpunkt klinischen Interesses gerückt. Diverse Krankheiten lassen sich mit einem Selenmangel in Verbindung bringen. In einigen Studien wird durch Selenzufuhr eine Senkung der Tumorinzidenz beobachtet und in der Intensivmedizin wird Natriumselenit zur Senkung der Mortalität bei akuter Pankreatitis oder bei der SIRS/ Sepsis verwendet. Um den Selenstatus von Patienten zu erfassen, wird in der Klinik die Routinemethodik der Atomabsorptionsspektrometrie mit Serumproben durchgeführt. In den Untersuchungen von Christina N. Stober [29] wird allerdings gezeigt, dass die Methode der Spektrofluorimetrie sehr gut mit diesem Verfahren konkurrieren kann und in einer optimierten Durchführung sogar einfacher und kostengünstiger ist. Diese optimierte Methode der Spektrofluorimetrie, die auf der Grundlage der Arbeit von Koh und Benson [27] entstand, wurde in der hier vorliegenden Promotionsarbeit auf die Anwendbarkeit mit Urinproben untersucht; In Ausführung eines Pilotprojektes wurde in dieser Arbeit der Selengehalt von 100 Kinderurinproben in Dreifachbestimmung untersucht. Einer der ersten Schritte war die Bestimmung der unteren Nachweisgrenze für Selenwerte in Urinproben. Mittels des sogenannten Inter-Assays, bei dem die Selenkonzentration derselben Urinproben an mehreren Tagen gemessen wur-den, wurde als untere Nachweisgrenze ein Wert der Selenkonzentration von 7,5 µg/l festgestellt. Selenkonzentrationen, die unter dieser Nachweisgrenze lagen, konnten mit der optimierten Analysemethode der Spektrofluorimetrie nicht präzise und reproduzierbar ermittelt werden. Bei der Mehrzahl der untersuchten Urine lag der Selengehalt über dieser unteren Nachweisgrenze von 7,5 µg/l, bewegte sich also in einem gut detektierbaren Messbereich. Nur bei drei Urinproben lag die Selenkonzentration unterhalb der Nachweisgrenze, bei allen restlichen Urinproben konnte der Selengehalt präzise und reproduzierbar mit der optimierten Methode erfasst werden. In 57 Prozent dieser Fälle bewegten sich die Messergebnisse im Wertebereich von 20 bis 35 µg/l. Aufgrund dieser Ergebnisse konnte nachgewiesen werden, dass die optimierte Methode der Spektrofluorimetrie zur genauen Selenbestimmung in Urinproben geeignet ist. Der Hauptaspekt der Arbeit, die Anwendbarkeit des optimierten Analyseverfahrens auf Urinproben, wurde durch entsprechende Versuchsansätze auch statistisch untersucht. Um die optimierte Analysemethode für die Anwendung auf Urinproben zu validieren, wurden zunächst standardisierte externe Referenz-Urine gemessen, dann verschiedene organische Verbindungen auf ihren Selengehalt untersucht und schließlich überprüft, ob Störsubstanzen im Urin die Messergebnisse verfälschen. Im 1. Schritt wurden standardisierte Referenzsubstanzen reproduzierbar und mit statistisch definierter Richtigkeit vermessen. Damit wurden immanente systemische Fehler bei der Methodik ausgeschlossen. Aus den organischen Verbindungen Selenocystein und Selenomethionin konnte das Selen spektrofluorimetrisch zu beinahe 100% wiedergefunden werden. Da im Urin selenhaltige Aminosäuren wie Selenomethionin ausgeschieden werden, ist es von großer Wichtigkeit, dass das Messverfahren dieses in Bindung vorliegende Selen richtig erfasst. Die Richtigkeit der optimierten Methode der Spektrofluorimetrie bei der Messung der Selenkonzentration in Urinproben konnte somit nachgewiesen werden. In einem weiteren Versuchsansatz wurden die häufigsten Ionen im Urin, nämlich Kalium, Natrium und Phosphat, auf ihren möglichen Störeinfluss auf die Selenmessung hin untersucht. Albumin, das ebenfalls im Urin erscheint, wurde ebenfalls dieser Fragestellung unterzogen. In den mit den diversen Salzen ver-setzten Urinproben konnten bei der Selenmessung kein Störeinfluss beobachtet werden. Die Selenkonzentration der Urinproben mit dem zugesetzten Protein nahm entsprechend der Albuminmengen linear zu. Diese Beobachtung ließ sich direkt auf den im Albumin vorhandenen Selengehalt zurückführen. Damit war ein Störeinfluss des Albumins bei der Selenmessung ebenfalls ausgeschlossen. Neben der Untersuchung der Anwendbarkeit der optimierten Methode der Spektrofluorimetrie auf Urinproben, der Hauptaufgabenstellung dieser Promotionsarbeit, wurde auch - als Nebenaspekt - ein epidemiologischer Ansatz verfolgt: Um die regionale Selenversorgung in Franken zu untersuchen, wurden 100 Kinder-Urine aus einem Würzburger Gymnasium herangezogen. Aus den Messungen ließ sich für die Region Franken der Mittelwert 29,3 und die Stan-dardabweichung +/- 1,2 µg/l bei einem 95% Konfidenzintervall von 27,8 bis 30,8 µg/l für die Selenkonzentration in Urin angeben. Um aus diesem Mittelwert eine epidemiologisch fundierte Aussage über die Selenversorgung in Franken abzuleiten, war einerseits dieses Pilotprojekt mit 100 Proben noch zu klein, andererseits ist keine verbindliche untere Grenze für eine ausreichende Selenkonzentration im Urin bekannt. Über einen Selenmangel läßt sich bei fehlenden Vergleichsdaten kaum eine Aussage treffen. Standardwerte für den Selengehalt im Urin, die einen Selenmangel anzeigen würden, sind nicht bekannt. Nimmt man die Daten einer Untersuchung mit gesunden Kindern in Deutschland aus dem Jahre 1997 zum Vergleich, liegen die Messergebnisse dieser Arbeit im Durchschnitt etwas höher. Damit ist für die Region Franken eine bessere Selenversorgung zumindest im bundesweiten Vergleich gegeben. Eine Gruppe der Kinder wies eine auffällig höhere Selenversorgung auf. Dies könnte auf eine bessere Selenversorgung aufgrund hochwertigerer und ausgewogener Ernährung hinweisen. Vielleicht hatten diese Probanden aber nur unmittelbar vor der Urinabgabe selenhaltige Nahrung zu sich genommen. Die Jodkonzentrationen aus den vorliegenden pädiatrischen Urinproben waren aus einer früheren Studie bekannt. Beim Vergleich der Selen- mit den Jod-Daten war eine Korrelation erkennbar, jedoch lag der Wert des Korrelationskoeffizienten unter 0,8 und war damit für eine fundiere Aussage statistisch unzureichend. Nur ein einziger Proband fiel bei einer mittleren Selenkonzentration durch eine auffällig hohe Jodkonzentration auf. Dies könnte man durch eine Jod-Supplementation dieses Schülers erklären. Die Frage, ob Selen im Urin aussagekräftig für den gesamten Selenhaushalt des Körpers ist, muss weitergehend untersucht werden. In der Fachliteratur wird der Selengesamtstatus oft mit den Serumwerten veranschaulicht. Unklar ist, ob Selen entsprechend der Höhe im Blut auch im Urin erscheint. Hierzu wurde ein Versuchsansatz in beschränktem Umfang mit 13 Probanden durchgeführt; es wurden die Selenkonzentrationen im Urin und im Serum der Probanden miteinander verglichen. Ein signifikanter Zusammenhang war jedoch nicht ersichtlich. Diese Schlussfolgerung ist aufgrund der geringen Probenzahl allerdings nicht ausreichend fundiert und bedarf eines umfangreicheren Experimentes. In einer groß angelegten Untersuchung wird bei Combs et al. [60] eine positive Korrelation zwischen der Selenzufuhr und der Ausscheidung im Urin beschrieben. Allerdings wurden nicht die Selenwerte im Blut und Urin miteinander verglichen. So könnte das aufgenommene Selen auch zunächst in die organischen Selenspeicher gelangen und demzufolge nur das überflüssige Selen im Harn erscheinen. Für weitere Experimente in diese Richtung ist die Selenmessung im 24-Stunden-Urin und in mehreren, über den Tag hinweg gewonnenen Blutproben zu empfehlen, da Messungen im Blut und Urin sonst nur Momentanaufnahmen darstellen. Die Hauptmotivation dieser Promotionsarbeit war der Nachweis, dass die optimierte Methode der Spektrofluorimetrie zur genauen Messung des Selengehaltes in Urinproben geeignet ist. Da von Kindern leichter Urin als Blut abgenommen werden kann, ist eine solche Selenmessung in Urin generell von Vorteil. Mit diesem Nachweis ist die Voraussetzung geschaffen, weitergehende epidemiologische Untersuchungen durchzuführen. Im Ausblick auf zukünftige epidemiologische Untersuchungen könnten die Proben mit wenig Aufwand gewonnen werden und es wären auch mehr Probanden zur Teilnahme bereit. Da die wichtige Frage nach der Aussagefähigkeit der Selenkonzentration im Urin in Bezug zum Selen-Gesamtkörperstatus in dieser Arbeit nicht hinreichend geklärt werden konnte, müssen zunächst weitergehende einschlägige Untersuchungen zu dieser wichtigen Fragestellung durchgeführt werden. N2 - Selenium is an essential trace element and responsible for diverse functions in the human body. In this dissertation the method of spectrofluorimetrie for measuring selenium in urine has been statistically validatet and the question of a deficiency of selenium in children of the region "Franken" has been examinated. KW - Selen KW - Spektrofluorimetrie KW - Urin KW - selenium KW - spectrofluorimetrie KW - urine Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-17760 ER - TY - THES A1 - Stober, Christina Nicole T1 - Spektrofluorimetrische Selenbestimmung in biologischen Proben : Entwicklung und Validierung der Methode T1 - An Optimized Spectrofluorimetric Method for Selenium Detection in Human Plasma, Serum, Urine, and Tissue N2 - Das Spurenelement Selen hat in den vergangenen Jahren zunehmend an klinischer Relevanz gewonnen, da einige Krankheiten mit einem Selenmangel in Verbindung gebracht werden konnten. Um den Selenstatus eines Individuums erfassen zu können und gegebenenfalls eine Selen-Substitution einzuleiten, bedarf es einer Methode, die genau, einfach und im klinischen Alltag einsetzbar ist. Die bislang üblichen Verfahren der AAS sind relativ teuer bei der Geräteanschaffung und im Vergleich zu der hier vorgestellten optimierten spektrofluorimetrischen Methode ungenauer. Das derzeit genaueste Verfahren zur quantitativen Selenbestimmung, die NAA, ist aufgrund des immensen zeitlichen Aufwands und hoher Kosten für die klinische Routine ungeeignet. In dieser Arbeit wurde die erstmals von Koh und Benson [56] beschriebene spektrofluorimetrische Methode zur Selenbestimmung so modifiziert und optimiert, dass eine für die klinische Selenbestimmung biologischer Proben geeignete, genaue Methode resultierte. Das zur Bestimmung eingesetzte Volumen an Serum konnte gegenüber dem von Koh und Benson [56] beschriebenen Verfahren um mehr als die Hälfte reduziert werden. Außerdem wurden in dieser Arbeit nur 400 µL einer Selen-Standardprobe im Gegensatz zu dem von Koh und Benson [56] eingesetzten 1 mL verwendet. Durch das geringere Probenvolumen war 1 mL der Säuremischung zum Aufschluss der Proben ausreichend. Die Schritte der Inkubation wurden verkürzt und mittels eines Heizblocks dahingehend vereinfacht, dass Inkubationen im Wasserbad überflüssig waren. Unnötige Wartezeiten durch Vorheizen des Heizblocks wurden ausgelassen. Außerdem wurde die Temperatur auf 190 °C reduziert, weil sie für den Probenaufschluss ausreichend war. Da bei dieser Temperatur die Teflon-beschichteten Deckel der Probenröhrchen geschont wurden, konnten sie für mehrere Versuchsreihen eingesetzt werden. Dies führte zu einer weiteren Kosteneinsparung. Bei der Zugabe von rauchender Salzsäure zu den Proben wurden potenzielle Selenverluste durch Ausspülen der Deckel vermieden. Die Reduktion erfolgte mit offenen Probenröhrchen, was zusätzlich das Abrauchen von überschüssiger Salpetersäure bewirkte. Die Waschvorgänge der DAN-Lösung konnten auf 3 Durchgänge reduziert werden, da sich die Ergebnisse gut mit den Resultaten decken, die man mit den von Koh und Benson [56] verwendeten 4 Waschvorgängen erhielt. Die in der Literatur widersprüchlich diskutierte Frage eines pH-Wert-Einflusses auf die Piazselenolbildung wurde auch für die hier beschriebene Methode erörtert. In Übereinstimmung mit Koh und Benson [56] wurde auch bei der optimierten Methode keine Einstellung des pH-Wertes vorgenommen. Im Gegensatz zu der von Koh und Benson [56] beschriebenen Methode erfolgte in dem hier beschriebenen Verfahren die Zugabe von Cyclohexan zur Extraktion erst nach der Piazselenolbildung, da dadurch die Werte der Standardabweichung erheblich gesenkt werden konnten. Die weitere Optimierung des Extraktionsprozesses beinhaltete den zusätzlichen Gebrauch eines Vibrofix. Entgegen der von Koh und Benson [56] postulierten Unabhängigkeit des Piazselenols gegenüber Lichteinwirkung, ergaben die Untersuchungen zur Lichtempfindlichkeit in dieser Arbeit, dass das Piazselenol direkter Lichteinwirkung nicht ausgesetzt werden sollte. Aus diesem Grund empfiehlt es sich auch, die spektrofluorimetrische Messung derselben Probe nur ein Mal durchzuführen. Die Einstellungen des Perkin-Elmer Modells zur spektrofluorimetrischen Messung erwiesen sich als optimal bei einer Spaltbreite für die Excitation von 2,5 nm, einer Spaltbreite für die Emission von 10 nm, 364 nm für die Excitation, 520 nm für die Emission und einer Integrationszeit von 1 Sekunde. Die Versuche zur Validierung zeigten, dass die hier beschriebene Methode eine zuverlässige und gut reproduzierbare Bestimmung der Selenkonzentration ermöglicht, deren Ergebnisse gut mit denen von standardisierten Referenzsubstanzen übereinstimmen. Ein Selenverlust tritt nicht auf; zu den Proben zugesetztes Selen wird vollständig nachgewiesen. Auch in organischen Verbindungen gebundenes Selen kann gänzlich aus den Verbindungen gelöst und nachgewiesen werden. N2 - Background: In this study we describe an optimized spectrofluorimetric method for selenium detection in plasma, serum, urine, or tissue. The method bases on a publication by Koh and Benson in 1982 [1]. Methods: Only 400 µL of a sample are necessary to detect the amount of selenium in a specimen with great precision. Samples are digested with HNO3 / HClO4, then Se (VI) is reduced to Se (IV) with 11,6 M HCl. After adding EDTA as a masking agent, a DAN solution is added, thereby initializing the crucial step of the method: 2,3-DAN and Se (IV) react to form a piazselenol. Then, the piazselenol is extracted with cyclohexane and can finally be detected quantitatively by spectrofluorimetry. Results: Precision of this method (intra-& inter-assay variation)…Recovery of radioactively marked 75Se was 86,4%, selenium from organic compounds was recovered to 100%, and 98,8% of selenium contained in standardized serum were detected with our method. The lower limit of detection for the presented method lies at 3 µg/L. Conclusions: Compared to other methods employed for selenium detection, such as AAS and NAA, the method described in this study presents itsself as a very sensitive, inexpensive, and time-efficient alternative. KW - Selen KW - Spektrofluorimetrie KW - Dialyse KW - Piazselenol KW - selenium KW - spectrofluorimetry KW - dialysis KW - piazselenol Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7882 ER -