Proteine können in einer nicht-enzymatischen Reaktion Glucose und andere Kohlehydrate an ihre freien Aminogruppen binden. Diese Reaktion wird als Glykierung bezeichnet, ihre Produkte als glykierte Proteine.
Freie Aminogruppen gibt es am N-Terminus des Proteins sowie in den Seitenketten der Aminosäuren Lysin und Arginin. Glucose zum Beispiel bildet mit einer freien Aminogruppe eines Hämoglobinmoleküls eine Schiff'sche Base, die dann in ein stabiles Reaktionsprodukt (ein Ketoamin) umgelagert wird:
Diese Reaktion ist konzentrationsabhängig, dass heisst, je höher die Glucosekonzentration, desto mehr Hämoglobin und andere Proteine werden glykiert. Es gilt heute als erwiesen, dass die Glykierung von Proteinen der Augenlinse und der Gefässendothelzellen für die Spätschäden beim Diabetes mellitus mitverantwortlich sind. Eine gute Einstellung des Diabetikers kann helfen, die gefürchteten Spätschäden zu vermeiden oder mindestens hinauszuzögern.
Die Messung der Blutglucose liefert eine Momentaufnahme des Blutzuckerspiegels. Eine sinnvolle Ergänzung ist die Bestimmung eines Parameters, der Auskunft über den Blutglucosespiegel der vergangenen Wochen geben kann. Da die Erythrozyten eine Lebensdauer von etwa 120 Tagen haben und das einmal gebildete glykierte Hämoglobin bis zu ihrem Abbau speichern, eignet sich die Bestimmung des glykierten Hämoglobins als Langzeitparameter für den durchschnittlichen Blutglucosespiegel und als Gradmesser für die Glykierung der Proteine. Sie hat zudem den Vorteil, dass sie von kurzfristigen Schwankungen der Blutglucose wenig beeinflusst wird.
Das Blut enthält beim Gesunden wie beim Diabetiker eine Mischung glykierter Proteine. Als HbA1 bezeichnet man die Gesamtheit aller am N-terminalen Valin der beta-Ketten glykierten Adulthämoglobine: sie können verschiedene Kohlehydrate enthalten. Als HbA1c bezeichnet man jenen Teil des HbA1, bei dem je 1 Molekül Glucose an die beiden aminoterminalen Valine der beta-Ketten gebunden ist.
Modell des HbA1c (eine Subunit, ein Glucosemolekül rechts oben)
Die Diabetes-Gesellschaften, insbesondere der USA davon aus, dass HbA1c Werte auch für die Diagnostik von Diabetes mellitus herbeigezogen werden können. Ab 2011 geht man davon aus, dass ein Wert von 5.7% und darunter ein Diabetes ausschliesst, ein Wert von 6.5% und darüber hingegen für die Diagnose eines Diabetes reicht. Werte zwischen 5.7 und 6.5% sind inkonklusiv und sollten durch Nüchternglucose-Bestimmungen geklärt werden.
Zur Analytik: Die Bestimmung der glykierten Hämoglobine, besonders des HbA1c, brachte Mitte der Achzigerjahre eine Fülle unterschiedlicher analytischen Methoden hervor. Heute sind die Methoden weitgehend standardisiert.
Hämoglobin-Subtypen sind ein seltenes Problem bei Personen aus dem Mittleren Osten oder aus Asien. Beispielsweise sind bei der Sichelzellanämie (homozygot) keine beta-Ketten vorhanden, somit liefert ein immunologischer Test falsch tiefe Werte. Weitere Hämoglobin-Subtypen können zu erhöhten oder zu erniedrigten HbA1c-Werten führen, je nach Methode. Es ist wichtig, dass man bei Verdacht auf Hämoglobinvarianten, diese frühzeitig bestimmen lässt, damit der Krankheitsverlauf korrekt verfolgt werden kann. Die Auswirkung der Subtypen auf die Analytik ist im Einzelfall zu bewerten: sie ist abhängig sowohl von der Hämoglobinvariante wie auch von der eingesetzten Methode.
Fruktosamin (glykierte Plasmaproteine, v.a. Albumin) wird momentan wieder intensiver als alternativer Marker eingesetzt; es ist sicherlich eine bessere Konstanz der Befunde ohne ethnische Differenzen zu erwarten. Das Problem bei Fruktosamin ist jedoch, dass ein erniedrigtes Albumin zu erniedrigten Fruktosaminwerten führt, so dass Albumin mitgemessen werden sollte um dieses Problem zu erkennen. Insbesondere bei Schwangeren in den ersten Wochen (Plasma-Volumenzunahme) sind in daher niedrigere Werte zu erwarten. Das Diabetes-Screening bei Schwangeren beruht daher immer noch auf den Glucosetoleranztest.
