Arsen

Arsen ist ein toxisches Halbmetall (halbmetallisches Element) und ubiquitär vorkommendes Umweltkontaminans (Umweltgift). Arsen ist kein gesichertes essenzielles Spurenelement des Menschen. Klinisch relevant sind insbesondere anorganische Arsenverbindungen (giftige Arsenformen), die deutlich toxischer und kanzerogener (krebserregender) sind als die in Meeresfrüchten überwiegend vorkommenden organischen Arsenverbindungen.

In der klinischen Labordiagnostik dient die Bestimmung von Arsen primär der Expositions- und Intoxikationsdiagnostik (Abklärung einer Belastung oder Vergiftung) sowie der Verlaufskontrolle (Kontrolle des Krankheitsverlaufs) bei gesicherter Belastung [1-5].

Synonyme

• Arsen
• Arsenicum
• As
• Anorganisches Arsen
• Organische Arsenverbindungen

Das Verfahren

• Benötigtes Material
  • Urin, bevorzugt 24-Stunden-Sammelurin – primäres Material zur Abklärung einer aktuellen/rezenten Exposition (Belastung)
  • Spontanurin – alternativ, vorzugsweise mit Kreatininbezug und/oder Speziationsanalytik (Untersuchung der einzelnen Arsenformen)
  • Vollblut (EDTA- oder Heparin-Vollblut, laborabhängig) – vor allem bei akuter oder sehr frischer Exposition (Belastung)
  • Serum/Plasma – für die Routinediagnostik (Standarduntersuchung) nicht bevorzugt
  • Haare/Nägel – nur ergänzend bei Fragestellung einer zurückliegenden Langzeitexposition (länger zurückliegende Belastung)
• Vorbereitung des Patienten
  • Fisch/Meeresfrüchte mindestens 48-72 h vor Urinentnahme meiden
  • Metallfreie Probengefäße verwenden; Kontamination (Verunreinigung) strikt vermeiden
  • Bei ICP-MS-basierten Verfahren (spezielle Labormethode) laborspezifische Karenz nach Kontrastmittelgabe beachten
• Störfaktoren
  • Organische Arsenverbindungen nach Fisch-/Meeresfrüchtekonsum – häufig Ursache erhöhter Gesamtarsenwerte im Urin
  • Fehlende Speziation – Gesamtarsen allein erlaubt keine sichere Differenzierung (Unterscheidung) zwischen toxischer und nicht toxischer Belastung
  • Exogene Kontamination (äußere Verunreinigung) bei Probengewinnung, Lagerung oder Transport
  • Bei Spontanurin Einfluss der Verdünnung; daher ggf. Kreatininbezug sinnvoll
• Methode
  • Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS/ICP-MS-MS) (spezielle hochsensitive Labormethode)
  • Speziationsanalytik, bevorzugt HPLC-ICP-MS (Trennung und Bestimmung einzelner Arsenformen)
  • Alternativ validierte atomabsorptionsspektrometrische Verfahren (Labormessverfahren)

Normbereiche (je nach Labor)

Normbereiche sind methoden- und laborabhängig [2-5].

Indikationen

• Verdacht auf akute Arsenintoxikation (Arsenvergiftung)
• Verdacht auf chronische Arsenexposition/Arsenikose (langfristige Arsenbelastung)
• Berufliche Exposition (Belastung), z. B. Metallverarbeitung, Schmelzprozesse, Holzschutz, Glas-/Halbleiterindustrie
• Umweltmedizinische Abklärung (Untersuchung) bei belastetem Trinkwasser oder belasteter Nahrung
• Therapie- und Verlaufskontrolle (Behandlungs- und Verlaufskontrolle) nach gesicherter Intoxikation (Vergiftung)

Interpretation

• Erhöhte Werte
  • Akute Intoxikation (Vergiftung) – besonders relevant bei erhöhtem Vollblutarsen und/oder deutlich erhöhtem Urinarsen kurz nach Exposition (Belastung)
  • Chronische Exposition (Belastung) – persistierend erhöhte Urinwerte, vorzugsweise mit Speziation (Untersuchung der einzelnen Arsenformen)
  • Nahrungsbedingte Erhöhung – nach Fisch/Meeresfrüchten häufig Erhöhung des Gesamtarsens ohne toxische Relevanz
  • Berufliche oder umweltbedingte Belastung
• Erniedrigte Werte
  • Nicht krankheitsrelevant
• Spezifische Konstellationen
  • Erhöhtes Gesamtarsen im Urin bei unauffälliger Speziation (Untersuchung der einzelnen Arsenformen) – spricht eher für organisches Arsen aus Nahrung
  • Nachweis von anorganischem Arsen sowie Monomethylarsonsäure (MMA) und Dimethylarsinsäure (DMA) – vereinbar mit toxikologisch relevanter Exposition (Belastung)
  • Unauffälliges Blutarsen schließt eine weiter zurückliegende Exposition (Belastung) nicht aus
  • Für die arbeitsmedizinische Einordnung (Bewertung am Arbeitsplatz) existieren EKA-Korrelationen, aber kein BAT-Wert

Weiterführende Diagnostik

• Arsen-Speziation im Urin – anorganisches Arsen, Monomethylarsonsäure (MMA), Dimethylarsinsäure (DMA)
• Kreatinin im Urin zur Beurteilung der Probendilution (Verdünnung) bei Spontanurin
• Kleines Blutbild
• Elektrolyte – Calcium, Chlorid, Kalium, Magnesium, Natrium, Phosphat
• Leberparameter – Alanin-Aminotransferase (ALT, GPT), Aspartat-Aminotransferase (AST, GOT), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) und Gamma-Glutamyl-Transferase (Gamma-GT, GGT), alkalische Phosphatase (AP), Bilirubin
• Nierenparameter – Harnstoff, Kreatinin, ggf. Cystatin C
• Gerinnungsparameter – PTT, Quick
• Bei neurologischer Symptomatik (Nervensymptome) ergänzend neurophysiologische Diagnostik (Untersuchung der Nervenfunktion)
• Haare/Nägel nur ergänzend und mit zurückhaltender Interpretation (Bewertung)

Arbeitsmedizinische Beurteilungswerte (DFG 2025)

Die EKA (Expositionsäquivalente für krebserzeugende Arbeitsstoffe) beziehen sich auf die Summe aus Arsen(III), Arsen(V) und Monomethylarsonsäure im Urin; Probenahme am Expositionsende bzw. Schichtende [2].

Klinische Hinweise

• Akute Arsenintoxikation (Arsenvergiftung) – typischerweise Übelkeit, Erbrechen, Diarrhoe, abdominale Schmerzen, Hypotonie (niedriger Blutdruck)/Hypovolämie (Flüssigkeitsmangel), Hämolyse (Auflösung roter Blutkörperchen), Enzephalopathie (Hirnfunktionsstörung) bis Multiorganversagen (Versagen mehrerer Organe)
• Chronische Arsenexposition (langfristige Belastung) – Hyperpigmentierung (verstärkte Hautfärbung), palmoplantare Hyperkeratosen (Verdickung der Haut an Handflächen und Fußsohlen), Polyneuropathie (Nervenschädigung), unspezifische gastrointestinale Beschwerden, Leber- und Nierenbeteiligung
• Langzeitexposition mit anorganischem Arsen erhöht das Risiko für Malignome (Krebserkrankungen), insbesondere der Haut, Lunge und Harnblase
• Anorganische Arsenverbindungen sind als Humankanzerogen (beim Menschen krebserregend) klassifiziert
• Bei klinischem Verdacht auf akute Intoxikation (Vergiftung) steht die intensivmedizinische Stabilisierung (Behandlung auf der Intensivstation) im Vordergrund; die Labordiagnostik begleitet die Akutversorgung, ersetzt sie aber nicht
• Eine pauschale Angabe einer „letalen Dosis“ (tödliche Menge) ohne Spezies, Expositionsweg und Quellenkontext sollte in einem modernen Laborparameter-Artikel nicht verwendet werden

Literatur

1. EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). Update of the risk assessment of inorganic arsenic in food. EFSA J. 2024;22(1):e8488. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2024.8488
2. Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). MAK- und BAT-Werte-Liste 2025. Ständige Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, Mitteilung 61. Düsseldorf: German Medical Science; 2025. https://doi.org/10.34865/mbwl_2025_deu
3. Martinez-Morata I, Sobel M, Tellez-Plaza M, Navas-Acien A, Howe CG, Sanchez TR. A state-of-the-science review on metal biomarkers. Curr Environ Health Rep. 2023;10(3):215-249. https://doi.org/10.1007/s40572-023-00402-x
4. Glabonjat RA, Schilling K, Slavkovich V, Izuchukwu CN, et al. Arsenic speciation analysis in human urine for long term epidemiological studies: The Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA). Environ Res. 2024;264(Pt 2):119833. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119833
5. ATSDR. Clinician Brief: Arsenic. Agency for Toxic Substances and Disease Registry; updated 2024. https://www.atsdr.cdc.gov/environmental-medicine/hcp/clinicianbriefarsenic/index.html