J Breath Res：用半导体气体传感器测量血酮和呼出丙酮的相关性

背景：酮体由丙酮、乙酰乙酸(Acac)和3-羟基丁酸(3-OHBA)组成，在肝脏中由游离脂肪酸(FFAs)通过乙酰辅酶a产生。脂肪组织中FFAs的释放受到胰岛素的负性控制，当血液胰岛素浓度较低时，如1型糖尿病发生或胰岛素治疗中断时，会产生酮体。糖尿病酮症酸中毒(DKA)发展时，酮体积累在体内由于胰岛素作用和葡萄糖利用的快速下降。据报道，DKA的总死亡率为1-2%，尽管这一比率在有更多合并症的老年患者中可能更高。另一方面，生酮饮食策略可能有助于短期改善重要代谢参数，并有可能长期受益。作为脂肪代谢物的酮体也有可能作为评估体脂率减少的生物标志物，并为肥胖2型糖尿病患者提供减肥指导。近年来，评估糖尿病患者的酮体代谢已成为临床关注的重要问题。测定血酮体分馏(总酮体(TKB)， 3-OHBA, Acac)是评估酮症最可靠的方法。然而，使用这种方法不能立即得到结果。另一方面，对于以糖尿病酮症酸中毒为代表的糖尿病的急性治疗，必须立即反复评估酮体。硝普钠法测尿Acac由于简单、敏感，通常被用于方便地评估酮症。然而，尿液测量的一个局限性是它们不能反映3-OHBA的水平。

因此，3-OHBA的测量有时是通过检测毛细管血酮体来进行的。然而，这种方法仅限于大型医疗保健设施，因为它需要特殊的检测设备。为了克服这些限制，人们正在努力测量呼出空气中的丙酮浓度。它的低分子量意味着体内的大部分丙酮在呼出的空气中挥发和排出。值得注意的是，在健康受试者和糖尿病患者中，呼吸丙酮(BrAce)水平与血液总酮体(TKB)呈正相关。最近，一些研究报道了2型糖尿病患者中BrAce与血酮、BrAce与血糖之间的相关性。

这表明BrAce可能是糖尿病的一个有用的生物标志物。

传感器气相色谱法是目前主要用于测量辐射强度的方法。这种方法的缺点是设备大，测量时间长。最近，一种名为脂肪燃烧监视器®(FM-001, TANITA, Co.， Inc.， Tokyo, Japan. 2019)的半导体气体传感器被开发出来(图1)。这种小型设备使BrAce的测量更加容易，据报道，BrAce与FM-001评估与健康志愿者的血液TKB相关。然而，由于FM-001是作为一种观察脂肪燃烧的工具而开发的，因此尚不清楚它是否也可用于评估糖尿病患者DKA的风险。

目的：因此，本研究的目的是确定在糖尿病患者中，用FM-001测量的BrAce水平与血液TKB之间的相关性程度。我们还旨在通过使用这种简单、方便的工具来检测可能进行DKA的高危患者。

方法：招募了35名参与者(年龄52 [40-57]，T2DM 32，T1DM 3)。计算将BrAce与TKB相关的散点图和线性回归线以及相关系数。进行受试者特征(ROC)分析以确定预测有DKA倾向患者的临界值。

结果：BrAce与TKB密切相关(R=0.828)，并且在血清C肽不低的患者中相关性更强。预测发生DKA风险的最佳临界值为3400 ppb(AUC 0.924，敏感性73.3%，特异性100%)，这相当于TKB≥1000mol/l

图1。脂肪燃烧监测仪(FM-001)外观。

图2 FM-001中半导体传感器的简化图。

表1 患者基线特征

表2。比较在BrAce 3400 ppb中划分的患者的特征。

图3 a - c。用FM-001测量TKB (A)、3-OHBA (B)和Acac (C)到BrAce水平的散点图。回归方程和系数在左上角。

图4A, b所有检测患者FFAs与BrAce的散点图(A)，以及排除3名总胆固醇水平异常高的患者后FFAs与BrAce的散点图。回归方程和系数在左上角。

图5 a - b。高fSCPR患者TKB与BrAce的散点图(³1.4 ng/dL) (A)。低fSCPR (<1.4 ng/dL)患者TKB与BrAce的散点图(B)。回归方程和系数在左上角。

结论：BrAce与游离脂肪酸的相关性也很弱。因此，使用FM-001测量的支具水平与TKB密切相关，即使在糖尿病患者中也是如此。这表明FM-001是一种简单而有潜力的检测糖尿病酮症的方法。

原文出处：Tsunemi S,  Nakamura Y,  Yokota K,et al.Correlation between blood ketones and exhaled acetone measured with a semiconducting gas sensor.J Breath Res 2022 Jul 22