Effektnachweis für das Winterschwimmen durch nichtinvasive Bestimmung von Biomarkern in der Ausatemluft mittels MCC-IMS (Multimarkermonitor)

Einführung Winterschwimmen ist eine anerkannte Methode in Kurverfahren zur Konditionierung des Atem- und Kreislaufsystems. Es werden nichtinvasive Verfahren gesucht, diese Effekte durch Nachweis von Biomarkern zu objektivieren. In einer Pilotstudie wurden Volatile Marker (VOC) in der Atemluft mittels Ionenbeweglichkeitsspektrometer bestimmt.

Methode Die Messungen wurden ohne Änderungen im Ablauf der Kur und des geplanten Winterschwimmens bei 21 Probanden an drei aufeinanderfolgenden Tagen bei einem Winterschwimmdurchgang ausgeführt. Atemluftproben wurden mit einem „Single-Breath-Test“ nach tiefer Einatmung bei langsamer Ausatmung im Bypass nach einem Filtermundstück gesammelt. Probennahme erfolgte vor, innerhalb 20 min nach Kälteexposition und 2 – 3 h danach. Die Messungen erfolgten mit einem Vorseriengerät einer GC-IMS („Multimarkermonitor“, Graupner medical solutions). Eine Clusterung der gefundenen Peaks erfolgte nach der Methode der Support-Vector-Machine und statistische Bewertung der Unterschiede zwischen den Messzeitpunkten bei allen Probanden mittels statistischer Berechnung der die Gruppen am besten trennenden Cluster.

Ergebnisse Bei der IMS Analyse wurden je nach Einstellung des Schwellenwertes der Peak-Erkennung 665 bis 954 Cluster erkannt, unabhängig von dem Messzeitpunkt. Beim Vergleich der drei Zeitpunkte ergab sich für bestimmte Cluster eine signifikante zeitabhängige Konzentration. ([Abb. 1])

Zu den Zeitpunkten der Probennahme bestand Ruheatmung ohne Beeinträchtigung der Ventilation.

Ausgewählte Cluster von VOC in der Ausatemluft im Verlauf.

Diskussion In dem Kurzzeitversuch sind VOC in der Atemluft gefunden worden, die erst nach dem Test auftreten bzw. auch VOC die nur kurzzeitig nach Belastung zu finden sind. Die Unterschiede waren signifikant. In weiteren Untersuchungen soll geklärt werden, inwiefern die gefundenen Marker in der Atemwegs- und Kreislaufregulation eine Bedeutung haben.