Experimenteller Aufbau zur Atemgasanalyse bei adulten Rindern unter Feldbedingungen

Einleitung:

Die Analyse von im Atemgas vorhandenen volatilen organischen Substanzen (volatile organic compounds, VOC) stellt eine vielversprechende nicht-invasive diagnostische Methode zur Erfassung von komplexen Krankheitszuständen dar. Eine standardisierte Probenahme von Alveolargas ist technisch hoch anspruchsvoll. In der Humanmedizin gibt es dahingehend bereits viele verschiedene Lösungsansätze. Für unsere Studie an adulten Rindern haben wir den Versuchsaufbau so gewählt, dass zum einen ein automatisiertes, standardisiertes Präkonzentrieren der VOCs des Alveolargases in Form einer Sammelgasprobe und zum anderen eine Echtzeitmessung einzelner Atemzüge stattfand.

Methodik:

Ein automatisiertes Probenahmegerät für die Sammelgasprobe, welches Kapnometrie und Needle-Trap-Microextraction (NTME) verbindet, und ein Proton-Transfer-Reactor Time-of-Flight Mass Spectrometer (PTR-TOF-MS) für die Verlaufsmessungen wurden parallelgeschaltet und mittels eines Adapters an eine dicht anliegende Atmungsmaske angeschlossen.

Ergebnisse:

Der Versuchsaufbau wurde bisher in mehr als acht verschiedenen Milchviehbetrieben an jeweils mehreren Tagen getestet. Durch beide Techniken konnten Alveolargasproben verlässlich analysiert werden. Zudem konnte bei beiden Probenahmetechniken eine Verunreinigung des zu analysierenden Atemgases durch aufsteigende Vormagengase verhindert werden.

Schlussfolgerung/Ausblick:

Sammelgasproben, welche später mittels Gaschromatografie-Massenspektrometrie analysiert werden, zielen auf eine exakte Identifikation der volatilen Substanzen im alveolären Gasgemisch. Die Verlaufsmessung mittels PTR-TOF-MS bietet zudem die Möglichkeit der Analyse einzelner Atemzüge. Kontaminationen des Ausatemgemisches durch Gase aus dem Magen bzw. Vormagensystem (Wiederkäuer) lassen sich somit sicher detektieren.

DFG: RE 1098/4 – 2, SCHU 1960/4 – 2