Schwangerschaftsdiabetes mit Patientendaten vorhersagen

Mithilfe von Daten aus elektronischen Gesundheitsakten hat ein Forscherteam aus Israel eine Screening-Methode zur Früherkennung von Schwangerschaftsdiabetes (GDM) entwickelt. Diese könnte dazu beitragen, die Krankheit früher zu erkennen und damit besser zu behandeln. Die Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler im Fachjournal „Nature Medicine“ (siehe Primärquelle).

Für ihre Studie verwendeten die Forscher Gesundheitsdaten von 368.351 Frauen, die zwischen 2010 und 2017 in Israel entbunden haben (insgesamt 588.622 Schwangerschaften). Das Datenset teilten sie in zwei Gruppen: eine für die Entwicklung der Methode, eine zur Validierung. Für die Entwicklung schauten sie sich sowohl die Ergebnisse der zwei Glukosetests, die standardmäßig zwischen der 24. und 28. Schwangerschaftswoche zur Erkennung von Schwangerschaftsdiabetes (GDM) durchgeführt werden, als auch die zu verschiedenen Zeitpunkten der Schwangerschaft verfügbaren Daten von Labortests, Arztdiagnosen, Körpermaßen und Medikationen an. Indem sie Zusammenhänge von 2.355 Patientenmerkmalen mit dem Auftreten von GDM in der Schwangerschaft untersuchten, entwickelten sie zwei Modelle zur Vorhersage von GDM. Das eine nutzt dafür die Gesamtheit aller Patienten-Daten. Das zweite besteht aus einem vereinfachten Fragebogen, der sich auf die Abfrage der neun als am einflussreichsten identifizierten Risikofaktoren beschränkt.

Beide Ansätze testeten die Wissenschaftler an der Validierungsgruppe und stellten fest, dass beide Modelle bereits zu Beginn der Schwangerschaft eine relativ hohe Vorhersagekraft erreichen. Als Screening-Verfahren eingesetzt könnte ihre Methode nach Angaben der Autoren sowohl dazu beitragen, Betroffene frühzeitig zu behandeln als auch Personen mit niedrigem Risiko das übliche GDM-Screening ersparen. Auch wenn die Nutzung der gesamten elektronischen Patientenakte das höchste Vorhersagepotenzial besitzt, könnte der Fragebogen eine Grundlage für Selbsttests per Internet oder Smartphone-Apps bieten.

 

• Prof. Dr. Christoph Bührer, Direktor der Klinik für Neonatologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin und Leitlinien-Beauftragter der Gesellschaft für Neonatologie und pädiatrische Intensivmedizin (GNPI)

 

• Prof. Dr. Andreas Fritsche, Diabetologe und Professor für Ernährungsmedizin und Prävention, Universitätsklinikum Tübingen, und stellvertretender Leiter des Instituts für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen (IDM) des Helmholtzzentrums München an der Universität Tübingen und Leiter der Abteilung Prävention und Therapie des Diabetes mellitus des IDM

 

• PD Dr. Sandra Hummel, Leiterin der Arbeitsgruppe „Gestationsdiabetes“, Institut für Diabetesforschung, Helmholtz-Zentrum München

 

Statements

Prof. Dr. Christoph Bührer

Direktor der Klinik für Neonatologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin und Leitlinien-Beauftragter der Gesellschaft für Neonatologie und pädiatrische Intensivmedizin (GNPI)

„Um eine diabetische Stoffwechsellage in der Schwangerschaft zu diagnostizieren, kann man entweder allen Schwangeren eine Testung anbieten (universelles Screening) oder risikobasiert vorgehen (Testung zum Beispiel nur von Frauen mit Übergewicht, früheren Schwangerschaften mit Gestationsdiabetes oder Kindern über vier Kilogramm Geburtsgewicht). Ein universelles Screening ist naturgemäß teuer und die Eingrenzung auf eine Gruppe von Schwangeren mit erhöhtem Risiko kann Kosten sparen. Man verpasst damit zwar einige Fälle, aber das passiert aus Gründen der Messungenauigkeit auch beim universellen Screening.“

„Das Besondere der Arbeit liegt darin, dass ausgehend von einer sehr großen Kohorte gesetzlich versicherter Schwangerer berechnet wurde, mit welchen Parametern sich die Gruppe mit erhöhtem Risiko für einen Schwangerschaftsdiabetes am besten eingrenzen lässt. Viele der identifizierten Parameter mit hoher Vorhersagekraft beruhen auf vorangegangenen Laboruntersuchungen – etwa HbA1c (durchschnittliche Blutzuckerkonzentration der letzten Wochen; Anm. d. Red.), Cholesterin und Blutzuckerwerte in früheren Schwangerschaften – oder Diagnosen, die bei früheren Arztbesuchen gestellt wurden (polyzystisches Ovar-Syndrom, Prädiabetes, Herzerkrankungen). Demgegenüber spielen Alter, Gewicht, Größe und Verwandte mit Diabetes eine kleinere Rolle.“ 

„Die Berechnungen lassen sich nicht auf bestimmte Bevölkerungsgruppen mit besonders hohem Risiko für einen Schwangerschaftsdiabetes übertragen, wie etwa in den USA lebenden Mexikanerinnen und Indianerinnen. Vergleichbarkeit ist hingegen für mitteleuropäische Länder durchaus gegeben. Ob man aufgrund der in der Summe verbesserten Vorhersagekraft von einem universellen Screening-Ansatz, wie er dort mehrheitlich praktiziert wird, zu einem risikobasierten Ansatz wechselt, ist eine gesundheitsökonomische, keine medizinische Frage.“ 

„Eine definitive Diagnose eines Schwangerschaftsdiabetes lässt sich nur durch einen oralen Glukosetoleranztest gegen Ende des mittleren Schwangerschaftsdrittels stellen. Die Therapie fußt zunächst auf einer Umstellung der Lebensweise mit mehr körperlicher Bewegung und geänderter Ernährung. Oft ist das nicht von Erfolg gekrönt, sodass dann Medikamente (vor allem Insulin) zum Einsatz kommen. Ob es etwas bringt, mit Lebensstiländerungen schon früher zu beginnen, ist unklar. Die einzige frühe Intervention zur Senkung der Schwangerschaftsdiabetesrate, die in mehreren Studien aus Italien untersucht wurde, besteht in der Gabe von Myo-Inositol als Nahrungsergänzung. Diese relativ einfache und preisgünstige Vorgehensweise, die sich außerhalb Italiens nicht durchgesetzt hat, ließe sich durch die bessere Eingrenzung von Risikoschwangeren anderswo mit geringerem Aufwand in weiteren Studien testen. Die jetzt in ‚Nature Medicine‘ veröffentlichte Arbeit könnte damit helfen, solche Interventionsstudien besser zu planen und durchzuführen.“

Prof. Dr. Andreas Fritsche

Diabetologe und Professor für Ernährungsmedizin und Prävention, Universitätsklinikum Tübingen, und stellvertretender Leiter des Instituts für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen (IDM) des Helmholtzzentrums München an der Universität Tübingen und Leiter der Abteilung Prävention und Therapie des Diabetes mellitus des IDM

„Der Ansatz, mittels maschinellem Lernen und der Analyse großer Datenmengen eine Krankheit oder Gesundheitsrisikokonstellation vorherzusagen, ist nicht neu. Im Bereich der Vorhersage von Gestationsdiabetes (GDM), also einer Störung des Zuckerstoffwechsels, vor der Schwangerschaft ist dies aber noch nicht häufig angewendet worden.“

„Die Relevanz der Vorhersage von einem GDM ist sehr groß, weil GDM immer häufiger wird. In Deutschland betrifft Gestationsdiabetes aktuell 5,9 Prozent aller Schwangeren. Diese Zahl basiert allerdings auf der Dokumentation im Mutterpass, was die tatsächliche Häufigkeit unterschätzt. Auf Screening beruhende Schätzungen gehen von einer 14-prozentigen Häufigkeit aus.“

„GDM kann ein erhöhtes Risiko für Schwangerschaftskomplikationen bedeuten. Über epigenetische Phänomene (umweltbedingte Veränderungen von Genfunktionen, Anm. d. Red.) und Prägung des kindlichen Stoffwechsels trägt ein GDM der Mutter wahrscheinlich dazu bei, dass auch Übergewicht und Typ 2-Diabetes immer häufiger werden. Die Aussagekraft der Untersuchung ist für die untersuchten Populationen sehr gut. Die Übertragbarkeit in andere Länder wie Deutschland, Österreich oder die Schweiz ist allerdings reduziert, da die Parameter in Populationen in Israel erhoben wurden, die eine geringere Häufigkeit des GDM als beispielsweise Deutschland aufweisen. Zudem wird in Israel ein anderes Screeningsystem durchgeführt – ein 50 Gramm Zucker-Suchtest und ein 100 Gramm oraler Glukosetoleranztest (in Deutschland 75 Gramm oraler Glukosetoleranztest). Es ist also davon auszugehen, dass die Vorhersagekraft der in der Arbeit präsentierten Modelle in einer deutschen Population anders und wahrscheinlich geringer sein wird.“

„Die Screeningparameter, die im in der Arbeit sogenannten ‚einfachen Modell‘ angewandt werden und aus acht Fragen bestehen, die ohne tiefergehende Untersuchung von den Frauen selbst zu beantworten sind, sind für ein Screening auch in Mitteleuropa sehr interessant. Zu diesen Fragen gehören das Geburtsdatum, die Körpergröße und das Gewicht, die Frage nach bekannten vorbestehenden Stoffwechsel- und Herzkreislauferkrankungen und weitere.“

„Es kristallisiert sich immer mehr heraus, dass man mit diätetischen Maßnahmen oder gar einer Insulintherapie nach Diagnose der Zuckerstoffwechselstörung in der Schwangerschaft (GDM) zu spät kommt, um insbesondere das Risiko für die Kinder zu reduzieren, in ihrem späteren Leben Diabetes zu entwickeln. Die Diagnose des GDM erfolgt erst nach dem Screening in der Mitte der Schwangerschaft. Hier ist eine Prägung des kindlichen Stoffwechsels durch die Mutter schon erfolgt. Eine Behandlung in der Frühschwangerschaft oder gar vor der Zeugung, und zwar von Mutter und auch Vater, kann die epigenetische Übertragung der Veranlagung für Übergewicht und Diabetes auf das Kind verhindern.“

„Allerdings ist wichtig zu betonen, dass das von den Autoren präsentierte und oben erwähnte einfache Modell vor allem darauf ausgelegt ist, das Nichtauftreten eines Schwangerschaftsdiabetes vorherzusagen. Dies ist aber ebenso wichtig, da ein sicheres Vorhersagen der Abwesenheit eines Risikos bedeuten könnte, der Mutter das aufwändige Screening mit Glukosetrunk sowie die damit verbundene körperliche und psychische Belastung zu ersparen. Ebenso entfielen falsch positive Befunde, die bei unnötigem Screening auch entstehen können und möglicherwiese unnötige therapeutische Maßnahmen wie Blutzuckermessen und Ernährungsumstellungen nach sich ziehen.“

PD Dr. Sandra Hummel

Leiterin der Arbeitsgruppe „Gestationsdiabetes“, Institut für Diabetesforschung, Helmholtz-Zentrum München

„Ganz neu ist der Ansatz der Autoren nicht. Bereits in mehreren Studien wurden Risiko-Scores für die Vorhersage des Gestationsdiabetes (GDM) erarbeitet und auch die S3-Leitlinie zu Diagnostik, Therapie und Nachsorge des Gestationsdiabetes, die 2018 von deutschen Fachgesellschaften veröffentlicht wurde, empfiehlt, bereits in der Frühschwangerschaft Risikofaktoren für das Vorliegen einer Glukosetoleranzstörung abzuklären und ein entsprechendes Frühscreening durchzuführen. Tatsächlich scheint es den Autoren jedoch gelungen zu sein, anhand einer sehr umfangreichen Kohorte und Datengrundlage einen Risiko-Score zu entwickeln, der basierend auf neun nicht-invasiven Fragen beziehungsweise Parametern den Gestationsdiabetes mit höherer Präzision vorhersagen kann als bisher veröffentlichte Risiko-Scores.“

„Die Autoren verweisen auf zwei klinisch relevante Anwendungsmöglichkeiten ihres Scores:

1. Frauen mit hohem Risiko könnten durch die Anwendung des Scores in einem sehr frühen Stadium der Schwangerschaft identifiziert werden, was in Folge eine frühzeitige Intervention ermöglicht, um der Entwicklung von Gestationsdiabetes vorzubeugen.
Allerdings ist aufgrund der derzeitigen Datenlage noch unklar, ob und welche Intervention in der Frühschwangerschaft zur Verbesserung des Zustandes von Mutter und Kind führt. Es ist davon auszugehen, dass geeignete Interventionsmaßnahmen bereits zu einem sehr viel früheren Zeitpunkt, also vor Eintreten der Schwangerschaft, notwendig sind. Der in der Publikation beschriebene Score könnte meines Erachtens bereits bei Frauen mit Kinderwunsch angewandt werden, um ihr Risikoprofil zu bestimmen und Präventionsmaßnahmen bereits vor der Schwangerschaft einzuleiten.

2. Optimierung des Screeningverfahrens zur Diagnostik eines Gestationsdiabetes.
Die Autoren verweisen darauf, dass durch die Anwendung des Scores sowohl Frauen mit sehr geringem als auch Frauen mit sehr hohem Risiko für Gestationsdiabetes frühzeitig identifiziert werden können. Weiterhin schlussfolgern die Autoren, dass Frauen mit sehr geringem Risiko nicht an dem aufwendigen 50 Gramm Glukose-Challenge-Test teilnehmen müssten und auch Frauen mit sehr hohem Risiko dieses als erste Stufe des Screeningverfahrens auslassen und direkt die zweite Stufe durchlaufen sollten. Einschränkend ist festzuhalten, dass die Aussagekraft und Präzision des Risiko-Scores im Vergleich zur Diagnosestellung durch das zweistufige Screeningverfahren gemessen wurde. Die Zuverlässigkeit des 50 Gramm Glukose-Challenge-Tests, der als erstes Screeningverfahren durchgeführt wird, ist jedoch umstritten und es ist davon auszugehen, dass 20 bis 30 Prozent der Fälle mit Gestationsdiabetes durch dieses Screeningverfahren unentdeckt bleiben. Die Autoren der Publikation gehen von einer vergleichbaren Rate an nicht entdeckten Fällen nach Anwendung ihres Risiko-Scores aus.“

„In Deutschland wurde 2012 das zweistufige Screeningverfahren, das auch für die Diagnose des Gestationsdiabetes in der Publikation angewandt wurde, in die Mutterschaftsrichtlinie aufgenommen. Dieses sieht vor, dass bei jeder Schwangeren zwischen der 24. und 28. Schwangerschaftswoche zunächst ein 50 Gramm Suchtest (Glukose-Challenge-Test) angeboten werden muss. Dieser wird unabhängig von der Nahrungsaufnahme und der Tageszeit im nicht-nüchternen Zustand mit dem Trinken von 50 Gramm Glukose in 200 Millilitern Wasser durchgeführt. Die Messung der Blutglukose erfolgt nach einer Stunde aus venösem Plasma. Bei Frauen, die bei diesem Test einen Blutglukose-Grenzwert überschreiten, soll dann in Folge ein 75 Gramm oraler Glukosetoleranztest durchgeführt werden. Die deutschen Fachgesellschaften empfehlen aufgrund der mangelnden Zuverlässigkeit des 50 Gramm Glukose-Challenge-Tests die Durchführung eines 75 Gramm oralen Glukosetoleranztests (also die zweite Stufe des Screeningverfahrens) als einziges Screeningverfahren für alle Schwangeren.“

„Obwohl der neu entwickelte Risiko-Score eine höhere Präzision aufweist als früher beschriebene Risiko-Scores, gehen die Autoren davon aus, dass 20 bis 30 Prozent der Frauen mit GDM unentdeckt bleiben.“

„Eine Anwendung des Risiko-Scores wäre sinnvoll, um frühzeitig, am besten präkonzeptionell, Frauen mit hohem Risiko für Gestationsdiabetes zu identifizieren. Diese könnten dann, zunächst im Rahmen von randomisierten klinischen Studien, an Interventionen zur Reduzierung des Risikos teilnehmen. Zudem könnte der Score genutzt werden, um Frauen mit hohem Risiko in der Frühschwangerschaft zu identifizieren und bereits zu diesem frühen Zeitpunkt ein GDM-Screening durchzuführen, wie es in der S3-Leitlinie von deutschen Fachgesellschaften empfohlen wird.“

Auf die Frage, welchen Mehrwert ein derartiges Screening gegenüber den bisherigen Verfahren böte:
„Einen Mehrwert sehe ich darin, dass bei Frauen mit hohem Risiko-Score sofort ein 75 Gramm Glukosetoleranztest durchgeführt werden sollte und auf den 50 Gramm Glukose-Challenge-Test als Vorstufe verzichtet werden kann. Allerdings empfehlen wir in den Leitlinien dieses Verfahren für alle Schwangeren.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

PD Dr. Sandra Hummel: „Ich habe keine Interessenkonflikte.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Primärquelle

Artzi NS et al. (2020): Prediction of gestational diabetes based on nationwide electronic health records. Nature Medicine. DOI: 10.1038/s41591-019-0724-8.