Seks alkoholiske drikkes indflydelse på alkoholpromille i blod og udåndingsluft

Introduktion: I denne undersøgelse har vi som udtryk for biotilgængeligheden målt arealet under kurven (AUC) for seks alkoholiske drikke og vurderet pålideligheden af alkoholmetermetoden ved at måle alkoholkoncentrationen i udåndingsluften sammenlignet med alkoholkoncentrationen i blod.

Materiale og metoder: I en klinisk kontrolleret undersøgelse blev virkningen af seks alkoholiske drikke undersøgt hos 12 raske personer (fem mænd og syv kvinder). De deltagende mænd indtog over 15 minutter 36 gram alkohol, mens kvinderne fik 24 gram alkohol. Der blev foretaget en sammenligning af alkoholkoncentrationen i blod og udåndingsluft med et alkoholmeter efter 0 minutter, 30 minutter, 60 minutter, 90 minutter, 120 minutter og 180 minutter.

Resultater: AUC for rødvin var 1.384 ± 153 mmol/l × min, hvidvin 1.646 ± 357 mmol/l × min, mousserende vin 1.444 ± 358 mmol/l × min, Elefant øl 1.559 ± 250 mmol/l × min, Smirnoff Ice 1.124 ± 201 mmol/l × min og for ren alkohol 1.691 ± 359 mmol/l × min. Der var signifikant forskel i AUC mellem ren alkohol, de tre drikke rødvin, mousserende vin og Smirnoff Ice (p < 0,01). Glukose- og insulinkoncentrationen øgedes med henholdsvis en faktor 2 og en faktor 4, 60 minutter efter indtagelse af Elefant øl og Smirnoff Ice (p < 0,05). Undersøgelse af alkoholpromillen målt med alkoholmeter og i blodet viste en høj korrelationskoefficient på r2 = 0,77, r = 0,87 (p < 0,005). En kvalitetsvurdering af alkoholmetertesten viste en sandsynlighed på 1%, for at en person med alkoholmetertest på > 0,5? har en alkoholkoncentration i blodet på ≤ 0,5? (falsk positiv). Omvendt var der 59% med en alkoholkoncentration i blodet på ≥ 0,5?, som havde en normal alkoholmetertest (falsk negativ).

Konklusion: Undersøgelsen viste, at det ikke var ligegyldigt, hvilken alkoholtype man drak. Afhængigt af, hvilken type drik der indtages, vil alkoholabsorptionen være forskellig. De målte alkoholkoncentrationer vil blandt andet være afhængige af glukose- og insulinmetabolismen. Anvendelsen af alkoholmetermetoden til promillebestemmelse kan bruges som screening af alkoholpåvirkede, men bør følges op med kontrolundersøgelser.

Hey et al [1] har i en tidligere publiceret undersøgelse vist, at indtagelsen af 36 gram Smirnoff Ice førte til en reduktion af alkoholpromillen med 33% i forhold til indtagelse af samme vægtmængde ren alkohol. Samtidig ændredes glukosemetabolismen med stigning i blodglukose- og insulinniveauet, ligesom der opstod ændringer i væksthormonaksen [2].

I Danmark er grænsen for spirituskørsel 0,5 promille alkohol, der måles i blodet. I andre europæiske lande som f.eks. Sverige, Norge, Finland, England, Holland, Frankrig og Østrig, men også i USA og Canada, anvendes bestemmelsen af alkoholkoncentrationen i udåndingsluft som bevis i en eventuel retssag. Derfor fandt vi det interessant, at sammenligne alkoholkoncentration målt i udåndingsluft og i blod.

Formålet med denne undersøgelse er at estimere biotilgængeligheden for rødvin, hvidvin, mousserende vin og Elefant øl hos raske og sammenligne resultaterne med indtagelse af ren alkohol og Smirnoff Ice samt at vurdere pålideligheden af de anvendte alkoholmetre ved detektering af alkoholkoncentrationen i udåndingsluften (AKU) og sammenligne promilleresultaterne med alkoholkoncentrationen i blod (AKB) samt vurdere påvirkningsgraden af de alkoholiske drikke.

Materiale og metoder

Tolv raske normalvægtige personer, fem mænd og syv kvinder, der ikke anvendte medicin eller var alkoholmisbrugere, indtog i løbet af 15 minutter efter faste i seks timer 36 gram alkohol for mænd og 24 gram alkohol for kvinder. Patientkarakteristika og alkoholvaner fremgår af en tidligere undersøgelse [1]. Patienterne blev randomiseret i et klinisk kontrolleret overkrydsningsdesign i grupper med tre, som drak enten rødvin, hvidvin, mousserende vin, Elefant øl, Smirnoff Ice eller ren alkohol med en uges mellemrum. I Tabel 1 vises de indtagne mængder af de seks alkoholiske drikke.

Via en venflon anlagt i fossa cubiti måltes AKB i mmol/l efter 0 minutter, 30 minutter, 60 minutter, 90 minutter, 120 minutter og 180 minutter. Samtidig måltes AKU med et alkoholmeter af typen Palmenco S-300. Kalibreringen blev foretaget af Vejle politi med en testgas med en kendt promille på 0,6. Promillen målt i udåndingen fremkommer ved en kalibrering af alkoholmetret ved en antaget blod-udåndings-ratio på 2.100:1 svarende til alkoholen i gram i 1 ml blod. Det svarer til udåndingen i gram alkohol i 2.100 liter luft.

Før forsøget blev personerne instrueret i brugen af alkoholmetret. Analysen er ikke pålidelig før 15 minutter efter alkoholindtagelsen. Der blev foretaget en dyb indånding og straks herefter en langsom udånding i en jævn luftstrøm i mindst 6 sekunder igennem alkoholmetrets mundstykke. Alkoholkoncentrationen blev målt på serum i mmol/l, og ved division med 1,18 blev der omregnet til fuldblodsethanol, for at man kunne sammenligne værdierne med retsmedicinske undersøgelsesresultater [1, 2]. Omregning til promille er foretaget med faktoren 0,0461, idet 21,7 mmol/l svarer til en promille. Serumethanolmetoden har en variationskoefficient (CV) på 5,0% og 3,3% målt på to niveauer. Alkoholmetermetoden har CV på 5%. Som et udtryk for biotilgængelighed er der anvendt partielt beregn et areal under kurven (AUC) som beskrevet under statistik.

Den subjektive fornemmelse for graden af alkoholpåvirkning registrerede deltagerne selv til de givne undersøgelsestidspunkter i et skema med en rangskala fra 0 til 4, hvor 0 = ikke påvirket, 1 = let påvirket, 2 = moderat påvirket, 3 = svært påvirket og 4 = særdeles påvirket.

Etik

Undersøgelsen respekterer Helsinki II-deklarationen og er godkendt af Den Videnskabsetiske Komité for Vejle og Fyns Amter.

Statistik

Til de statistiske bearbejdelser og grafiske fremstillinger er der anvendt computerprogrammet Statistica 98 Edition. Data er angivet som gennemsnit ± standardafvigelse. Det partielle AUC fra 0 minutter til 180 minutter er beregnet efter modellen noncompartmentel, extravascular input, single dose med computerprogrammet WinNonlin Standard Edition 3.1. Til sammenligning mellem gruppernes AUC anvendtes ANOVA og herefter t-test. Pearsons korrelationskoefficient er anvendt til beregning af forskelle mellem AKU og AKB. Som statistisk signifikansniveau er der anvendt p< 0,05.

Resultater

I Figur 1 er vist plasmakoncentrationskurvernes forløb fra 0 minutter til 180 minutter for de seks drikke. Det gennemsnitlige partielle AUC var for rødvin 1.384 ± 153 mmol/l × min, hvidvin 1.646 ± 357 mmol/l × min, mousserende vin 1.444 ± 358 mmol/l × min, Elefant øl 1.559 250 mmol/l × min, Smirnoff Ice 1.124 ± 201 mmol/l × min og ren alkohol 1.691 ± 359 mmol/l × min.

I Tabel 2 vises de indbyrdes statistiske signifikanser mellem de indtagne seks drikke, beregnet på baggrund af de gennemsnitlige partielle AUC-værdier. Der var signifikant forskel i AUC mellem på den ene side ren alkohol, rødvin, mousserende vin og på den anden side Smirnoff Ice (p < 0,01). Glukose- og seruminsulinmiddelværdierne steg med en faktor 2 og en faktor 4, 60 minutter efter indtagelse af henholdsvis Elefant øl og Smirnoff Ice (p< 0,05) [2]. Sammenligning af alkoholpromillen målt med alkoholmetermetoden og i blodet medførte som vist i Figur 2 en høj korrelationskoefficient r2 = 0,77, r = 0,87 (p < 0,005). Endvidere er der angivet antal sandt og falsk positive samt sandt og falsk negative værdier. Ved en promille på < 0,45 var der ingen falsk positive. Ved promiller på > 0,65 fandtes der ingen falsk negative.

I Tabel 3 er vist, at der maksimalt er 1% sandsynlighed for, at en person med positiv alkoholmetertest på > 0,5? har en alkoholkoncentration i blodet på ≤ 0,5? (falsk positiv). For personer med en alkoholmetertest på ≤ 0,5? var der 8,3%, som var over promillegrænsen bedømt efter blodanalyserne. Omvendt fremgår det af tabellen, at ved en alkoholpromille i blodet på > 0,5 var der 59%, som havde en alkoholpromille på ≤ 0,5 bedømt ved alkoholmetermetoden (falsk negative).

Påvirkningsgrad i relation til alkoholkoncentrationen illustreres i Figur 3 . Tredive minutter efter alkoholindtagelsen havde mænd og kvinder samme alkoholpromille, men kvinderne følte sig signifikant mere påvirkede end mændene, til trods for at de havde indtaget 33% mindre alkohol. Herefter udlignedes forskellen. Der var en tendens til, at kvinderne eliminerede alkoholen hurtigere og var mindre påvirkede efter 90 minutter. Ingen deltagere var påvirkede efter 180 minutter.

Ved indtagelsen af Smirnoff Ice registreredes hypoglykæmi (blodglukose < 2,5 mmol) hos seks personer, mens der sås hypoglykæmi hos tre efter indtagelse af Elefant øl. Ingen af de andre drikke gav anledning til hypoglykæmi.

I en forenklet form vises i Tabel 4 en validering af fordele og ulemper ved brug af alkoholmetermetoden i forhold til den anvendte promillemåling ved venepunktur [3-6].

Diskussion

Det er overraskende, at der er så stor indbyrdes forskel i AUC mellem de seks forskellige alkoholiske drikke jf. (Figur 1 og Tabel 2). Ud fra de målte værdier er det ikke ligegyldigt, hvad man drikker. De alkoholiske drikke med lavt sukkerindhold, ren alkohol og hvid vin med lavt sukkerindhold giver de højeste promiller, mens især Smirnoff Ice med højt sukkerindhold giver den laveste promille. Elefant øl med relativt mindre sukkerindhold ligger mellem de to yderpunkter. Forskellen i AUC mellem rødvin, hvidvin og mousserende vin kan skyldes forskel i indholdet af restsukker ved vinfremstillingen (glukose, fruktose, Tabel 1). Hey et al [1] har tidligere vist, at de største ændringer i alkoholabsorptionen, glukosemetabolismen og insulinsekretionen indtræder efter indtagelsen af Smirnoff Ice. Dette ses i mindre grad efter indtagelse af Elefant øl. Årsagen kan være kombinationer af ændringer af ventrikeltømningshastighed, pH, volumen, osmotisk effekt og ikke mindst det store indhold af sukrose (88 g/l) i Smirnoff Ice, som medfører en reduktion af alkoholpromillen på 33% [1, 2, 7, 8]. Vores undersøgelse viste, at indtagelse af Elefant øl giver lignende ændringer som indtagelse af Smirnoff Ice, om end forstyrelserne i glukoseinsulinmetabolismen ikke er så udtalte. Svarende hertil registreredes kun hypoglykæmi under alkoholeliminationen hos tre deltagere efter indtagelse af Elefant øl, formentlig på grund af forskel i glykoneogenesen [1, 2].

Grønbæk et al [2] fandt hos de samme deltagere betydelige forstyrrelser i væksthormonaksen. Således fandt vi en reduktion på ca. 20% i frie insulinlignende vækstfaktorer (IGF-I ), både efter indtagelse af Smirnoff Ice og ren alkohol, hvorimod insulinlignende vækstfaktorbindingsprotein (IGFBP-I) kun steg efter indtagelse af ren alkohol. De metaboliske konsekvenser af disse væksthormonændringer er størst for unge og patienter med sukkersyge, men hvilken betydning det har for de personer, der overholder Sundhedsstyrelsens retningslinjer for alkoholindtagelse, vides ikke.

Den høje korrelationskoefficient r = 0,87 (Figur 2), som vi fandt mellem alkoholmetermetoden og blodanalyserne er udtryk for en rimelig god overensstemmelse mellem de to målemetoder. I undersøgelser fra andre lande har man ligeledes fundet korrelationskoefficienter på 0,87-0,95 [5]. Kvalitetskravet til alkoholmetertesten må være, at der ikke eller kun undtagelsesvis må optræde falsk positive eller falsk negative værdier. Ved en promille på < 0,45 og > 0,65 var disse betingelser opfyldt. Ved promiller på > 0,45 bør alle have taget blodprøver. Ved en promille på > 0,65 var der ingen personer, som var falsk negative. Det betyder, at alkoholmetermetoden er god nok til screening til at frasortere de personer, der skal henvises til blodprø ve. Det fremgår af Tabel 3, at der hos personer med en alkoholpromille ≥ 0,5 i blodet vil være 59%, som har et normalt resultat af en alkokoholmetertest. Det vil betyde, at de i praksis slipper for at få taget blodprøve. En større variation ved alkoholmetermetoden kan forventes ved politiets praktiske anvendelse selv ved hyppig kalibrering og god instruktion i anvendelsen af alkoholmetret.

I juni 1997 ændredes grænsen for spritkørsel fra 0,8 til 0,5 promille målt i blodet. Med ændringen havde det været naturligt, at promillen målt i udåndingsluften blev retslig gældende. En artikel i Juristen af Niels Waage var medvirkende til, at den daværende trafikminister ikke indførte alkoholkoncentration i udåndingsluft som bevis i spiritussager [9]. Vores resultater stemmer godt overens med resultater af undersøgelser i Sverige, Norge og Finland, hvor man bruger samme ABK/AKU-ratio 2.100:1 som i Danmark. I de andre nordiske lande anvendes der efter primærscreening med alkoholmetertest en ny pusteprøve med stationært alkoholmeter (Intoxilyser 5000 S) eller der foretages blodprøvetagning. Begge metoder kan bruges som bevis i spiritussager [3, 4, 6]. I mange EU-lande anvendes alkoholmetermetoden også, men med anvendelse af forskellige ABK/AKU-ratioer [3-6]. I Frankrig og Østrig anvendes ABK/AKU-ratio 2.000:1, mens man i England og Holland anvender en ABK/AKU-ratio på 2.300:1. Det vil alt andet lige give forskellige promiller, afhængigt af i hvilket land en spritbilist bliver stoppet [3, 6].

Eliminationen af alkohol begynder samtidig med absorptionen. Det hepatiske enzym alkoholdehydrogenase (ADH) omdanner alkoholen til acetaldehyd, der hurtigt omdannes til acetat af aldehyddehydrogenase (ALDH). Acetat bliver senere forbrændt i musklerne. Der er racemæssige forskelle i niveauet af ADH, ligesom ADH er mere aktivt ved lav koncentration af testosteron, hvilket måske kan forklare, at kvinder forbrænder alkohol hurtigere (Figur 3) [10]. Havde forsøgspersonerne spist inden alkoholindtagelsen, ville AKB have været lavere, og den maksimale AKB var nået senere [10-13]. 85% af deltagerne var på intet tidspunkt over promillegrænsen (Tabel 3).

Tredive minutter efter alkoholindtagelsen ses af Figur 3, at kvinderne når op på en lige så høj promille som mændene, trods 33% mindre alkoholindtagelse. Det kan forklares ved, at kvinderne har lavere vægt og mere fedtvæv i forhold til muskelmasse end mænd har [14, 15]. En anden forklaring kan være en øget alkoholabsorption hos kvinderne pga. mulig lavere koncentration eller aktivitet af alkoholdehydrogenase (ADH) i ventriklen [10, 11, 16].

Cytokrom P4502-enzymet CYPZE1 er et alkoholmetaboliserende enzym, der findes i den mikrosomale fraktion i leverceller, som er involveret i oxidationen af alkohol ved en promille over 0,8. Efter en periode med et stort forbrug af alkohol er enzymet mere aktivt [13]. En storforbruger kan dermed øge eliminationen af alkohol med op til fire gange i forhold til en person, der ikke nyder alkohol daglig [10-13]. Det tages der ikke højde for, når politiet regner den faktiske promille ud på det tidspunkt, hvor en bilist bliver stoppet. Netop på dette punkt er AKU, der bliver taget på det tidspunkt, personen bliver stoppet, AKB overlegen. Ved blodprøver anvendes der veneblod, mens man i alkoholmeterprøven anvender indirekte arterielt blod, idet måling af alkoholen sker ved udånding af alveolær luft, hvilket modsvarer alkoholkoncentrationen i de små kapillærer. Det betyder, at AKU mere er et spejlbillede af alkoholkoncentration i den arterielle end i den venøse del [4, 14]. Lige efter indtagelse af alkohol er den arterielle-venøse (A-V) forskel på alkoholkoncentrationen stor, med den største alkoholkoncentration i det arterielle gebet. A-V-forskellen bliver mindre i takt med, at alkoholen fordeler sig i hele kroppens vandfase [4, 5, 17]. Når alkoholindtagelsen er afsluttet bliver absorptionen af alkoholen mindre end eliminationen, hvorfor der næsten ingen A-V-forskel er. I vores undersøgelse skulle promillen målt efter 30 minutter med alkoholmeter være et spejlbillede af alkoholkoncentrationen i den arterielle del. Teoretisk skulle AKU have været højere end AKB, hvilket ikke var tilfældet, hvorfor A-V-forskellen her allerede må have været næsten udlignet, eller forskellen har været mindre end analyseusikkerheden.

Måling af alkoholpromillen med alkoholmeter (Tabel 4) er en billigere og hurtigere screeningsmetode end promillen målt med en blodprøve, der desuden er mere resursekrævende.

Påvirkningsgraden var højere hos deltagerne, fordi de var fastende (Figur 3). Ved en given alkoholpromille afhænger påvirkningsgraden af køn, vægt, genetik, alder, om man er frisk eller træt, har spist eller ej og af et eventuelt dagligt alkoholforbrug [10, 11, 16].

Konklusion

Undersøgelsens resultater har vist, at det ikke er ligegyldigt, hvad man drikker. Afhængigt af, hvilken type drik der indtages, vil alkoholabsorptionen være forskellig. De målte alkoholkoncentrationer vil blandt andet være afhængige af glukose-insulin-metabolismen. De metaboliske konsekvenser vil være størst for unge og for patienter med sukkersyge. Kvinder opnår samme alkokolpromille som mænd til trods for 33% mindre alkoholindtagelse, men de føler sig subjektivt mere påvirkede straks efter alkoholindtagelsen.

Anvendelsen af alkoholmetermetoden til promillebestemmelse kan bruges som screening, men bør følges op med specifikke kontrolundersøger, hvis resultaterne skal anvendes som retslige beviser.

Summary

The influence of six alcoholic beverages on ethanol concentration in the blood and breath

Ugeskr Læger 2006;168(5):470-5

Introduction: We investigated the area under the curve (AUC) as a measure of the bioavailability of ethanol in healthy volunteers drinking six alcoholic beverages of different types. Furthermore, we investigated the correlation between the ethanol concentration in the blood and the breath test.

Materials and methods: Twelve healthy volunteers (seven females, five males) consumed six drinks of different types in a crossover design after a six-hour fast. The men ingested 36 g of ethanol and the women 24 g.Venous blood was obtained for determination of serum ethanol and glucose concentration at 0, 30, 60, 90, 120 and 180 minutes postdosing, and at the same time a breath alcohol test was done using an alcoholometer.

Results: The AUC of ethanol differed significantly between pure ethanol and the three beverages red wine, sparkling wine and Smirnoff Ice (p< 0.01). The glucose and insulin concentrations increased by factors of 2 and 4, respectively, 60 minutes after drinking beer or Smirnoff Ice, respectively (p< 0.05). We found a high correlation between the ethanol concentration in the blood and the breath test, r 2 = 0.77, r = 0.87 (p< 0.005). Using the blood alcohol concentration as a "gold standard", we found that the risk of obtaining a false- positive breath test was 1% at the legal limit for driving in Denmark (0.5%). Conversely, 59% of the participants with a blood alcohol level ≥0.5% showed a negative (false negative).

Discussion: This investigation shows that the type of alcoholic beverage consumed determines the amount of alcohol absorbed. Furthermore, the different drinks caused different changes in the glucose and insulin concentrations, which might be important in connection with alcohol-i