Advanced

Phosphatidylethanol in blood as a marker of alcohol abuse

Varga, Arthur LU (2001)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling sammanfattar studier av en ny biologisk markör för påvisande av alkoholmissbruk. Alkoholmissbruk är ett omfattande hälsoproblem i många delar av världen och Sverige är inte på något sätt undantaget. Man har beräknat att ca 15% av alla män och 10% av alla kvinnor i detta land står för hälften av all alkoholkonsumtion. Det föreligger alltså en onormal förskjutning av den konsumerade alkoholen till dessa grupper av människor, med följden att de löper en stor risk att drabbas av skador på kroppsliga organ. Hjärnan är ett av de organ som påverkas, vilket dessutom leder till komplikationer av psykisk natur. Man har kommit fram till att ca en fjärdedel av de patienter som behandlas på... (More)
Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling sammanfattar studier av en ny biologisk markör för påvisande av alkoholmissbruk. Alkoholmissbruk är ett omfattande hälsoproblem i många delar av världen och Sverige är inte på något sätt undantaget. Man har beräknat att ca 15% av alla män och 10% av alla kvinnor i detta land står för hälften av all alkoholkonsumtion. Det föreligger alltså en onormal förskjutning av den konsumerade alkoholen till dessa grupper av människor, med följden att de löper en stor risk att drabbas av skador på kroppsliga organ. Hjärnan är ett av de organ som påverkas, vilket dessutom leder till komplikationer av psykisk natur. Man har kommit fram till att ca en fjärdedel av de patienter som behandlas på sjukhus, lider av en medicinsk åkomma som är relaterad till en hög alkoholkonsumtion. Det är därför både ur hälsosynpunkt och av socialekonomiska skäl angeläget, att få dessa personer att bli medvetna om riskerna med alkohol och att få dem motiverade till att genomgå behandling. Ett problem som svårgör identifieringen av dessa högkonsumenter, som i många fall är beroende av alkoholen, är en ofta förekommande förnekelse av missbruket som kan vara förenad med skamkänslor. Ett annat skäl till förnekelse kan helt enkelt vara okunskap om alkoholens skadliga effekter eller en dålig medvetenhet om orsakerna till att man dricker för mycket. I många länder har alkoholförtäringen få restriktioner och är ofta förenad med en väletablerad dryckeskultur med berusningsinslag. I en sådan miljö kan till och med höga alkoholkonsumtioner upplevas tillhöra det vardagliga livet och betraktas i allmänhet också som något normalt. Mot denna bakgrund är det kanske därför inte förvånande att ett konstaterande av en skadlig alkoholkonsumtion kan upplevas som besvärande. Identifiering av alkoholmissbruk på ett säkert sätt kan spara mycket tid, resurser och lidande, genom att den berörda patienten får korrekt diagnos och rätt behandling på ett tidigt stadium. Laboratorieanalyser av biologiska markörer, har under de senaste åren blivit ett allt mer värdefullt instrument för påvisande av alkoholintag eller alkoholmissbruk. Ett flertal etablerade markörer som t ex blodalkohol, gamma GT och CDT, finns idag tillgängliga samtidigt som nya vinner erkännande. De etablerade markörerna fungerar emellertid inte alltid tillfredställande, utan har låg känslighet (ger falska negativa svar) eller dålig specificitet (ger falska positiva svar) hos vissa patientkategorier. Därför finns ett behov av bättre markörer, som på ett säkrare sätt kan fastställa rätt diagnos.



Fosfatidyletanol (PEth) är en abnorm fosfolipid (fosforinnehållande fett) som bildas via enzymet fosfolipas D (PLD), endast då alkohol finns tillgängligt. PLD omvandlar normalt fosfatidylkolin (lecitin) till fosfatidsyra, då vatten omger reaktionen, men bildar alltså PEth så fort etanol finns att tillgå. Målsättningen med denna studie var att utveckla och optimera en analysmetod för mätning av PEth i blod från människa, för att sedan kunna fastställa dos-respons mellan konsumerad alkoholmängd och bildad PEth-nivå. Vidare var målsättningen att studera var i blodet PEth finns, hur lång tid det finns kvar i blodet efter avslutat alkoholintag, samt att undersöka om PEth kan bildas i röda blodkroppar som exponeras för sådana alkoholnivåer som kan förekomma hos levande individer. Dessutom var det angeläget att studera mekanismer bakom bildning och försvinnande av PEth i röda blodkroppar. En ny analysmetod bestående av en högtrycks-vätskekromatograf (HPLC) och en ljusspridningsdetektor (ELSD) visade sig ha en mycket god analytisk specificitet och precision för mätning av PEth i blod. PEth påträffades ej hos friska personer efter en rejäl engångsdos av sprit. Då sådana personer konsumerade mer än 50 gram alkohol dagligen under tre veckor, så bildades detekterbara nivåer av PEth. Kroniska alkoholister konsumerar vanligtvis väsentligt större mängder och hade också flerfaldigt högre PEthnivåer vid mätning. Det tycks alltså finnas ett samband mellan mängden och varaktigheten av ett alkoholintag och nivån av PEth i blodet. Den alkoholkonsumtion som krävs för att ge ett positivt PEth-svar, kan knappast betraktas som måttlig utan tenderar snarare att vara skadlig. PEth mättes också i likblod från rättsmedicinska fall och det kunde konstateras, att PEth-analysen kan bidra till att avslöja förekomst av ett högt alkoholintag i sådana fall där det annars inte framgår. Efter att blod från alkoholister separerats i olika cellfraktioner, kunde det konstateras att nästan all PEth (80%) fanns i de röda blodkropparna. Det är troligt att så är fallet, som en följd av de röda blodkropparnas dominans vad gäller antal. PEth mättes också i blodet under 7 dagar från 15 inneliggande patienter på en alkoholklinik. Utifrån denna uppföljning kunde det konstateras att PEth elimineras med en halveringstid på ca 4 dagar och att mätbara nivåer finns kvar upp till 14 dagar efter avslutat alkoholintag. Dessa fynd talar för att PEth lämpar sig väl som en långtidsmarkör för alkoholmissbruk. Genom att inkubera röda blodkroppar i plasma innehållande 50 mM etanol (ca 3 promille), så bildades mätbar PEth efter 12 timmar. Detta visar att PEth kan bildas i dessa celler vid fysiologiskt relevanta alkoholkoncentrationer, samt att bildningen är relativt långsam jämfört med andra vävnader. Det visade sig dessutom att röda blodkroppar från alkoholister bildade dubbelt så mycket PEth som friska kontrollpersoner, vilket kan bero på alkoholinducerade förändringar i cellens membran som påverkar enzymet PLD. Såväl forbolestern TPA som oktanol stimulerar bildningen av PEth i röda blodkroppar, vilket tyder på att det reglerande enzymet, protein kinas C (PKC), är involverat i PLDs bildning av PEth i dessa celler. Preliminära studier tyder på att nedbrytningen av PEth i röda blodkroppar sker via enzymet fosfatidsyrafosfohydrolas (PAPH). (Less)
Abstract
Biological markers offer a way of assessing ethanol intake and determining whether a health problem is alcohol related. This study investigated the use of phosphatidylethanol (PEth) in blood as a new marker of alcohol abuse. PEth is an abnormal phospholipid, formed only in the presence of ethanol via the transphosphatidylation reaction of phospholipase D (PLD). A new HPLC-evaporative light scattering detector (ELSD) method was developed for the analysis of PEth in blood. The method has high precision and analytical specificity with few interferents and a very high biological specificity. Inmoderate drinking (>50 g ethanol/day for several weeks) is required to give detectable PEth. A dose-response between alcohol intake and level of PEth... (More)
Biological markers offer a way of assessing ethanol intake and determining whether a health problem is alcohol related. This study investigated the use of phosphatidylethanol (PEth) in blood as a new marker of alcohol abuse. PEth is an abnormal phospholipid, formed only in the presence of ethanol via the transphosphatidylation reaction of phospholipase D (PLD). A new HPLC-evaporative light scattering detector (ELSD) method was developed for the analysis of PEth in blood. The method has high precision and analytical specificity with few interferents and a very high biological specificity. Inmoderate drinking (>50 g ethanol/day for several weeks) is required to give detectable PEth. A dose-response between alcohol intake and level of PEth seems to occur. PEth is almost completely compartmentalized in the red blood cell (RBC) fraction of human blood. Chronic alcoholics display a one-compartment elimination of PEth in blood, with a half-life of 4 days and a normalization that takes up to 14 days after end of drinking. PEth is formed in human RBC at physiologically relevant ethanol concentrations (50 mM), with an accumulation rate that is slower compared to rates in other tissues. RBC with high MCV from alcoholics seem to accumulate twice as much PEth compared to RBC with normal MCV from healthy control individuals. Increased PEth formation by phorbol ester TPA and 1-octanol in RBC indicate involvement of protein kinase C (PKC) in PLD-formation of PEth. Enzyme inhibitor studies indicate that PEth in human RBC is metabolized by phosphatidic acid phosphohydrolase. These results support the use of PEth in blood as a reliable long-time state marker of alcohol abuse. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Associate Professor Helander, Anders, Karolinska Hospital, Stockholm, Sweden
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
PKC, MCV, ELSD, HPLC, red blood cell, phospholipase D, phosphatidylethanol, ethanol, alcohol abuse, state marker, Neurology, neuropsychology, neurophysiology, Neurologi, neuropsykologi, neurofysiologi
pages
114 pages
publisher
Dept of Medical Neurochemistry, Lund University Hospital, SE-221 85 Lund, Sweden.,
defense location
Segerfalksalen WNC, BMC, Sölvegatan 17, Lund
defense date
2001-12-11 13:00
ISBN
91-628-5047-4
language
English
LU publication?
yes
id
85f0f48e-7505-46f1-9582-1ab25fea4dd4 (old id 42082)
date added to LUP
2007-07-31 14:44:53
date last changed
2016-09-19 08:45:05
@phdthesis{85f0f48e-7505-46f1-9582-1ab25fea4dd4,
  abstract     = {Biological markers offer a way of assessing ethanol intake and determining whether a health problem is alcohol related. This study investigated the use of phosphatidylethanol (PEth) in blood as a new marker of alcohol abuse. PEth is an abnormal phospholipid, formed only in the presence of ethanol via the transphosphatidylation reaction of phospholipase D (PLD). A new HPLC-evaporative light scattering detector (ELSD) method was developed for the analysis of PEth in blood. The method has high precision and analytical specificity with few interferents and a very high biological specificity. Inmoderate drinking (>50 g ethanol/day for several weeks) is required to give detectable PEth. A dose-response between alcohol intake and level of PEth seems to occur. PEth is almost completely compartmentalized in the red blood cell (RBC) fraction of human blood. Chronic alcoholics display a one-compartment elimination of PEth in blood, with a half-life of 4 days and a normalization that takes up to 14 days after end of drinking. PEth is formed in human RBC at physiologically relevant ethanol concentrations (50 mM), with an accumulation rate that is slower compared to rates in other tissues. RBC with high MCV from alcoholics seem to accumulate twice as much PEth compared to RBC with normal MCV from healthy control individuals. Increased PEth formation by phorbol ester TPA and 1-octanol in RBC indicate involvement of protein kinase C (PKC) in PLD-formation of PEth. Enzyme inhibitor studies indicate that PEth in human RBC is metabolized by phosphatidic acid phosphohydrolase. These results support the use of PEth in blood as a reliable long-time state marker of alcohol abuse.},
  author       = {Varga, Arthur},
  isbn         = {91-628-5047-4},
  keyword      = {PKC,MCV,ELSD,HPLC,red blood cell,phospholipase D,phosphatidylethanol,ethanol,alcohol abuse,state marker,Neurology,neuropsychology,neurophysiology,Neurologi,neuropsykologi,neurofysiologi},
  language     = {eng},
  pages        = {114},
  publisher    = {Dept of Medical Neurochemistry, Lund University Hospital, SE-221 85 Lund, Sweden.,},
  school       = {Lund University},
  title        = {Phosphatidylethanol in blood as a marker of alcohol abuse},
  year         = {2001},
}