Vermutliche Intoxikation mit Ethylen- glykol – eine ... - GTFCh

Vermutliche Intoxikation mit Ethylenglykol 

– eine systematische Analyse? 

H. Wollersen, F. Musshoff, B. Madea 

Abstract 

In the case of a supposed poisoning the identification of the consumed or given substances 

or substance-mixtures frequently poses a challenge. Due to the fact that the administration 

of a possible antidote should take place as fast as possible, the co-operation of physicians and 

toxicologists is of utmost importance. The structured proceeding of an exemplary clinical toxicological 

analysis at the Institute of Forensic Medicine of the University of Bonn is presented on the 

basis of a case of a supposed intoxication. 

In the presented case, a 47 year old woman with known alcohol habit was presumed to 

have ingested antifreeze or a disinfection-solution and featured symptoms of an alcohol intoxication 

(shaky gait etc., loss of consciousness). First of all, blood was subjected to routine immunological 

investigations to test for amphetamines, barbiturates, benzodiazepines, cocaine, opiates, 

cannabinoids, methadone and antidepressants. In blood barbiturates and benzodiazepines were 

detected, these drugs however had been administered in the hospital. Ethanol concentration was 

determined to be 0.08 ‰. Headspace GC/FID-analysis was negative for propan-1-ol or propan-2ol, 

the chief ingredients of the disinfection solution, and for ethyl glycol, the chief ingredient of 

antifreeze. During the toxicological analysis, the state of health of the patient deteriorated continuously. 

Further toxicological investigations did not produce any evidence for administration of 

a toxic substance. The patient finally died, and the subsequently performed autopsy determined 

that a brain edema of unknown origin but not as result of an acute intoxication, was the underlying 

disease and cause of death. 

The progression of this case emphasizes the importance of communication between attending 

physician and toxicologist: as the observable symptoms in this case can be attributed to an 

intoxication as well as other causes, a differential diagnosis is essential. 

1. Einleitung 

Intoxikationen mit Alkoholen wie z.B. Methanol, Ethylenglycol und Propanolen 

werden in der Literatur häufig beschrieben [1-4], da diese Alkohole sehr 

verbreitete Inhaltsstoffe von z.B. Haushaltsprodukten sind. Ethylenglykol wird 

sowohl als Frostschutzmittel als auch als Bestandteil von Polier- und Reinigungsmitteln 

eingesetzt. Die Substanz ist als solche nicht sehr toxisch, wird aber 

im Organismus, v.a. in der Leber zu toxischen Produkten metabolisiert, was die 

Latenzzeit von 4-12 Stunden zwischen Ingestion und klinischer Symptomatik bei 

einer Intoxikation erklärt [1]. In Abb. 1 ist der Metabolismus von Ethylenglykol 

dargestellt. Im ersten Schritt wird Ethylenglykol zu Glykolaldehyd oxidiert, welcher 

dann durch Aldehyddehydrogenase zu Glykolsäure weiter oxidiert wird. Die 

244

Glykolsäure wird im nächsten Schritt zu Glyoxylsäure oxidiert, welche dann u.a. 

zu Glycin, Oxalsäure, Ameisensäure und 4-Ketovaleriansäure umgewandelt wird. 

Ethylenglykol 

Glycolaldehyd 

Glykolsäure 

Alkoholdehydrogenase 

Aldehyddehydrogenase 

Lactatdehydrogenase / Glycolsäureoxidase 

Glyoxylsäure Glycin 

Oxalsäure 

Ameisensäure 

4-Ketovaleriansäure 

Abb. 1: Vereinfachter Metabolismus von Ethylenglycol [1, 5] 

Akute Ethylenglykol-Vergiftungen gliedern sich in drei Stufen, wobei es 

auch zu Überlagerungen kommen kann [5]. Die erste Phase ist charakterisiert 

durch einen Rauschzustand wie bei Ethanol, darüber hinaus können Ataxie, Übelkeit, 

Schläfrigkeit und Krämpfe auftreten. In der zweiten Phase tritt eine Azidose 

auf und es kann zu Tachykardie, Cyanose, Lungenödemen und einem Herzstillstand 

kommen. In verschiedenen Organen kann Kalciumoxalat auskristallisieren. 

Die dritte Phase ist durch eine Polyurie, gefolgt von Oligo- und Anurie gekennzeichnet 

und es kann sich ein terminales Nierenversagen entwickeln. 

In dem hier vorgestellten Fall sollte eine Frau mit bekanntem chronischen 

Alkoholabusus Frostschutzmittel oder Sterillium ® aufgenommen haben. 

Die Hauptbestandteile von Sterillium ® sind 1- und 2-Propanol. Intoxikationen 

mit 2-Propanol sind in der Literatur häufig beschrieben [6-9]. 2-Propanol 

wird im Körper zu Aceton metabolisiert. Das beteiligte Enzym ist wie bei Ethanol 

die Alkoholdehydrogenase (ADH). Der Unterschied zum Ethanol liegt aber in der 

geringeren Aktivität der ADH für das Substrat 2-Propanol. Daraus könnten sich 

im Vergleich zu Ethanol etwas längere Eliminationszeiten für 2-Propanol ergeben. 

1-Propanol wird im menschlichen Körper durch die Alkoholdehydrogenase 

zu 1-Propanaldehyd und dann zu Propionsäure metabolisiert. In einem weiteren 

245

Schritt entstehen dann Acetaldehyde und Essigsäure. Die Symptome einer Intoxikation 

sind ähnlich wie beim Ethanol [10]. Bei leichten Vergiftungen werden 

Übelkeit, Erbrechen und Somnolenz beobachtet. Bei schweren Intoxikationen 

stehen ein Kreislaufversagen mit massiver Hypotonie und einer Ateminsuffizienz 

im Vordergrund, anders als bei einer Ethylenglykolintoxikation kommt es zu einer 

Hyperglykämie. 

2. Kasuistik 

2.1 Vorgeschichte und Umstände des Falles 

Eine 47-jährige Frau leide unter einem mutmaßlichen chronischen Alkoholabusus. 

Sie arbeite als Reinigungskraft und sei drei Tage von ihrer Arbeit aufgrund 

von Krankheit (mutmaßlicher Rückfall, d.h. Alkoholkonsum) ferngeblieben. 

Bei Arbeitsbeginn um ca. 05.40 Uhr habe sie auf ihre Arbeitskollegen einen 

erheblich alkoholisierten Eindruck gemacht. Sie habe während des Gehens geschwankt, 

habe eine erhöhte Atemfrequenz (Tachypnoe) aufgewiesen und sei 

desorientiert und völlig verwirrt gewesen. Sie habe auffällig häufig nach einem 

Behälter Sterillium ® gefragt, welcher auf einem Tisch gestanden habe. Weiterhin 

habe sie nach eigenen Angaben Sekt konsumiert, ein Alkoholgeruch sei aber nicht 

feststellbar und in ihrem Schrank seien keine Getränkereste auffindbar gewesen. 

Gegen 08.00 Uhr sei die Frau dann auf die Intensivstation eingeliefert 

worden. Sie sei nicht mehr ansprechbar gewesen und habe eine massive Azidose 

(pH 6,8) aufgewiesen. Bei der polizeilichen Nachschau in der Garage der Betroffenen 

sei ein leerer 5 L Kanister Frostschutzmittel, eine leere Weinflasche und ein 

Tetrapack „Ratstropfen“ (Wein) gefunden worden. Es erfolgte die Abnahme einer 

Blutprobe und von Magensaft zur chemisch-toxikologischen Analyse (s. Ergebnisse). 

Es sei eine Hämodialyse durchgeführt und Fomepizol (selektiver Hemmer 

der Alkoholdehydrogenase [11]) verabreicht worden. Nach 7 Tagen intensivmedizinischer 

Therapie sei die Frau verstorben. 

2.2 Wesentliche Obduktionsbefunde 

Die Obduktion ergab ein ausgeprägtes Hirnödem (Hirngewicht 1530 g) 

als unmittelbare Todesursache (lt. neuropathologischem Gutachten) sowie eine 

finale Einblutung in die weiche Hirnhaut am Kleinhirngrund. Darüber hinaus fanden 

sich eine allgemeine Wassereinlagerung sowie punkt- bis fleckförmige Einblutungen 

in die serösen Häute als Zeichen einer Störung der Blutgerinnung. Als 

Zeichen des hochgradigen Blutverlustes im Rahmen einer Organentnahme (Nieren) 

für Transplantationszwecke trat die Organeigenfarbe hervor, die Haut- und 

Schleimhaut war blass und es fanden sich Totenflecke von geringer Ausdehnung 

und Intensität. Zwar standen die Nieren nicht mehr für postmortal morphologische 

Untersuchungen („Oxalatniere“) zur Verfügung, ihre Entnahme für Transplantationszwecke 

beweist jedoch eine normale Funktion. 

246

3. Chemisch-toxikologische Untersuchungen 

3.1 Screening-Untersuchungen 

3.1.1 Immunchemischer Nachweis: Die immunchemischen Untersuchungen 

wurden mittels CEDIA (Microgenics, Passau) auf einem Hitachi 912 durchgeführt. 

3.1.2 GC/MS-Screening: Es wurde 1 mL Material (Blut und Magensaft) 

nach Zugabe eines internen Standards mit 5 mL Phosphat-Puffer (pH 6) versetzt 

und nach Inkubation zentrifugiert. Es wurde ein saurer und ein basischer Extrakt 

mittels SPE gewonnen, die vereinigten Eluate wurden zur Trockne eingedampft, 

in Ethylacetat rekonstituiert und mittels GC/MS (Firma Hewlett Packard: GC 

5890 Series II Plus, MS 5972 Series, Software Chemstation Version 

G1701BAB0100) analysiert. Nach der Analyse erfolgte die Derivatisierung des 

Extraktes gefolgt von einer erneuten Analyse. 

3.1.3. HPLC/DAD-Screening: Es wurden 0,5 mL Material (Blut und Magensaft) 

mit Pufferlösung (pH 9) versetzt. Nach Zugabe des Extraktionsmittels 

Dichlormethan wurde zentrifugiert und anschließend die organische Phase eingeengt. 

Der Rückstand wurde in mobiler Phase aufgenommen und mittels 

HPLC/DAD (Firma Shimadzu: LC-6A Pumpe, SIL-6BL-Autosampler; SDP-M10 

AVP DAD-Detektor) analysiert. Die Auswertung erfolgte mit der Software 

CLASS-VP 4.3 der Firma Shimadzu. 

3.1.4. HS-SPME/GC/MS-Screening: Zum Screening auf flüchtige Substanzen 

wurde das Material (Blut und Magensaft) mit Ammoniumsulfat und 

Schwefelsäure versetzt ohne weitere Aufarbeitung direkt bei 90 °C aus dem 

Dampfraum mit der SPME-Faser extrahiert, anschließend erfolgte die Desorption 

im GC-Injektor desorbiert mit anschließender Chromatographie und massenspektrometrischer 

Detektion (GC Agilent 6890 Series, Agilent 5973 N MSD 

Massenspektrometer, CTC-CombiPAL-Autosampler, Software Agilent Chemstation 

Software G1701CA Version C.00.01 Firma Chromtech). 

3.2 Methoden zur Quantifizierung 

3.2.1 Ethanol: Die Ethanolbestimmung wurde entsprechend den Richtlinien 

für die Blutalkoholbestimmung für forensische Zwecke [12] durchgeführt. 

3.2.2 Ethylenglycol, Aceton und Begleitstoffe: Zur Bestimmung von Ethylenglykol, 

Aceton und weiteren alkoholischen Begleitstoffen wurde 1 g Material 

(Blut und Magensaft) zu 2 g Natriumsulfat gegeben und mittels GC/FID vermessen. 

3.2.3 Benzodiazepine: Zur Bestimmung der Benzodiazepin- 

Konzentration wurde 1 mL Material (Blut und Magensaft) nach Zugabe eines 

internen Standards mit 5 mL Chlorbutan extrahiert, anschließend 4 mL der orga- 

247

nischen Phase abgenommen und bis zur Trockne eingeengt. Der erhaltene Extraktionsrückstand 

wurde in 100 µL mobiler Phase gelöst und direkt mittels 

HPLC/DAD (Firma Shimadzu, s.o.) analysiert. 

3.3.3 Barbiturate: Zur Bestimmung der Barbiturat-Konzentration wurde 

1 mL Material (Blut und Magensaft) mit 50 µL der internen Standard-Lösung und 

1 mL Puffer-Lösung (pH 3) versetzt. Anschließend wurde mit 5 mL Dichlormethan 

extrahiert und nachfolgend wurden 4 mL der organischen Phase unter 

Stickstoffstrom bis zur Trockne eingedampft. Der erhaltene Extraktionsrückstand 

wurde in 100 µL mobiler Phase gelöst und direkt mittels HPLC/DAD (Firma 

Shimadzu, s.o.) analysiert 

4. Ergebnisse 

Am Aufnahmetag im Krankenhaus wurde der Frau eine Blut- und eine 

Probe Magensaft entnommen. Die Untersuchung mittels GC/FID auf Aceton, Ethylenglykol 

sowie auf weitere Begleitstoffe erbrachte sowohl für Ethylenglykol, 

1-Propanol, 2-Propanol und deren Metabolite Konzentrationen weit unterhalb des 

toxischen Bereiches [13]. In Abb. 2 sind das erhaltene GC/FID-Chromatogramm 

sowie eine Referenzprobe dargestellt. Die Alkoholkonzentration betrug 0,08 ‰. 

Die Untersuchung der Probe des Magensaftes ergab ebenfalls keine Hinweise auf 

eine Intoxikation mit Ethylenglykol oder 1- bzw. 2-Propanol. 

248 

Blut 

Referenz 

Methanol 

Aceton 

Propan-2-ol 

Ethylenglykol 

Abb. 2: GC/FID-Analyse der Blutprobe und Referenzprobe

Nachfolgend wurde eine systematische chemisch-toxikologische Analyse 

durchgeführt, da sich der Zustand der Frau nach Rücksprache mit den Ärzten weiter 

verschlechterte. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. 

Die immunchemischen Untersuchungen erbrachten in der Magensaft-Probe positive 

Befunde auf Benzodiazepine und im Blut auf Benzodiazepine und Barbiturate. 

Mittels eines GC/MS-Screenings (basierend auf Datenbank Pfleger, Maurer, 

Weber) und eines HPLC-DAD-Screenings (basierend auf Datenbank Pragst und 

Erxleben) wurden im Blut die Substanzen Thiopental und Pentobarbital nachgewiesen. 

Im der Magensaft-Probe konnten das Lokalanaesthetikum Mepivacain, 

das Benzodiazepin Midazolam und das Neuroleptikum Promethazin detektiert 

werden. Über diese Substanzen hinausgehend, welche der Frau im Krankenhaus 

verabreicht worden waren, konnten keine Hinweise auf die Aufnahme möglicher 

toxischer Substanzen aufgefunden werden. Auch die Durchführung eines SPME- 

Screenings erbrachte unauffällige Befunde. 

Tab. 1: Chemisch-toxikologische Untersuchungen der Proben aus dem 

Krankenhaus (Blut und Magensaft) 

Immunchemische Untersuchung: 

Magensaft-Probe: 

Benzodiazepine 

Blut: 


Barbiturate 

GC/MS-Screening: 


Mepivacain 

Midazolam 

Promethazin 

Blut: 

Pentobarbital 

HPLC/DAD-Screening bzw. Quantifizierung: 


Promethazin 

Midazolam 

Blut: 

Pentobarbital 

Thiopental 

SPME-Screening: 


Blut: 

positiv 

positiv 

positiv 

positiv (nicht quantifiziert) 




1,01 mg/L 

0,30 mg/L 



unauffällig 

unauffällig 

249

Die Frau verstarb nach 7 Tagen intensivmedizinischer Therapie und es 

wurde eine Obduktion durchgeführt. Die chemisch-toxikologische Untersuchung 

der Femoralvenenblutprobe erbrachte immunchemisch positive Befunde für Benzodiazepine 

und grenzwertige Befunde bezüglich einer Anwesenheit von Amphetaminen, 

welche zwanglos durch Interferenzen mit Fäulnisprodukten bzw. biogenen 

Aminen erklärt werden konnten. Zusätzlich wurde mittels HPLC/DAD- 

Analyse eine Thiopental-Konzentration < 0,1 mg/L ermittelt. Die Alkoholkonzentration 

betrug erwartungsgemäß 0,00 ‰. Die erhaltenen Ergebnisse der Untersuchung 

sind in Tabelle 2 zusammengefasst. 

Die Obduktion erbrachte Zeichen des Gerinnungsversagens (Einblutungen 

in die serösen Häute) und Zeichen des Blutverlustes bzw. der Anämie, die jedoch 

auf die Explantation von Organen zurückzuführen waren. Die Todesursache war 

laut neuropathologischem Gutachten ein ausgeprägtes Hirnödem letztlich unklarer 

Genese mit einer finalen Einblutung in die weiche Hirnhaut am Kleinhirngrund. 

250 

Tab. 2: Chemisch-toxikologische Untersuchungen der Femoralvenenblutprobe 

(nach Obduktion) 

Immunchemische Untersuchung: 

Blut: 

Amphetamin-Test 


HPLC/DAD-Screening bzw. Quantifizierung: 

Blut: 

Thiopental 

5. Diskussion 

grenzwertig 

positiv 

< 0,1 mg/L 

BAK 0,00 ‰ 

Dieser Fall verdeutlicht, wie wichtig eine differentialdiagnostische Betrachtung 

bei Verdacht auf eine mögliche Vergiftung ist. Beobachtete Symptome 

deuten häufig auf eine Intoxikation hin, sie können aber auch organischen Ursprungs 

sein. Im vorliegenden Fall lag der Verdacht einer Intoxikation mit Ethylenglykol 

oder 1- und 2-Propanol vor. Bei den Symptomen, welche die Frau zeigte 

(Schwanken, Tachypnoe und Desorientiertheit), handelte es sich um typische 

Zeichen einer Intoxikation mit Alkoholen. Darüber hinaus wurde in ihrer Garage 

ein leerer Kanister Frostschutzmittel gefunden. Im Krankenhaus wurde dann 

zusätzlich noch eine massive Acidose festgestellt. Eine chemisch-toxikologische 

Untersuchung erbrachte aber keine Hinweise auf eine Intoxikation durch Ethylenglykol 

oder weitere Alkohole. Die nachfolgend durchgeführte systematische Untersuchung 

verlief ebenfalls unauffällig. Erst bei der Obduktion konnte ein todesursächliches, 

ätiologisch und pathogenetisch jedoch letztendlich ungeklärtes 

massives Hirnödem festgestellt werden, das jedoch auch die klinische

sives Hirnödem festgestellt werden, das jedoch auch die klinische Symptomatik 

erklärt. 

Primäres Ziel bei dem Verdacht einer Vergiftung ist die Stabilisierung des 

Patienten. Nachfolgend steht die Identifizierung der toxischen Substanz im Vordergrund, 

um mögliche Therapieschritte (Antidot-Gabe, Magenspülung etc.) einzuleiten. 

Zumeist werden hierzu vom Patienten, von Begleitpersonen oder durch 

Nachschau Angaben erhalten. Diese Angaben sind jedoch vielfach nicht gesichert 

und dürfen nur als Hinweise gewertet werden, da dies sonst zu einer voreingenommenen 

Haltung in der klinischen Untersuchung führen könnte [14]. Durch 

Diskussion mit einem Toxikologen können dann mit Hilfe von sogenannten Leitsymptomen, 

die charakteristisch für eine Substanz oder Substanzgruppe sind, weitere 

mögliche Informationen gewonnen werden. Ergänzend können die gewonnenen 

Informationen auch mit dem Symptomenspektrum von häufigen und wichtigen 

Toxidromen verglichen werden. Dies sind Symptomkomplexe, die mit einer 

Substanz oder Substanzgruppe in Verbindung stehen. 

Liegt ein Verdacht einer möglichen toxischen Substanz vor, so erfolgt die 

gezielte chemisch-toxikologische Analyse. Erfolgt hier die Bestätigung, so kann 

mit der Therapie begonnen werden. Wird die vermutete Substanz nicht nachgewiesen, 

so muss eine systematische toxikologische Analyse durchgeführt werden. 

Hierzu stehen verschiedene Screening-Verfahren zur Verfügung. Im Folgenden 

soll eine mögliche Vorgehensweise beispielhaft vorgestellt werden: In einem ersten 

Schritt erfolgt die immunchemische Untersuchung der Probe. Nachfolgend 

kann dann ein GC/MS-Screening nach sauer und basischer Probenaufarbeitung 

bzw. mit und ohne Acetylierung erfolgen. Der Spektrenvergleich wird mit der 

Datenbank von Pfleger, Mauer und Weber durchgeführt. Parallel zu dem GC/MS- 

Screening eröffnet ein HPLC/DAD-Screening nach saurer und basischer Aufarbeitung 

auf Basis der Datenbank von Pragst und Erxleben die Aufdeckung weiterer 

möglicher aufgenommener Substanzen. Flüchtige Substanzen können bei einem 

SPME-Screening detektiert werden. Schließlich kann der Einsatz einer LC- 

MS erfolgen, um spezielle Analyten nachzuweisen. 

Eine chemisch-toxikologische Analyse ist im Rahmen einer Differentialdiagnostik 

sowohl zum Nachweis als auch zum Ausschluss einer Intoxikation 

zwingend durchzuführen. Besonders deutlich wird dies an dem Fall, über den Nau 

et al. 1999 [15] berichteten: Ein Patient zeigte nach einem Schädel-Hirn-Trauma 

zusätzlich Zeichen einer akuten Alkohol-Intoxikation. Die CT-Untersuchung ergab 

ein Subduralhämatom, welches trotz neurologischer Verschlechterung keine 

Befunddynamik lieferte. Erst der Nachweis einer Azidose führte dann nach chemisch-toxikologischer 

Analyse zur Diagnose einer Ethylenglykol-Intoxikation 

und der Patient konnte erfolgreich behandelt werden. 

251

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Schmerzther 34: 318-320 

Dr. rer. nat. Heike Wollersen Priv. Doz. Dr. rer. nat. Frank Mußhoff 

Institut für Rechtsmedizin Prof. Dr. med. Burkhard Madea 

Justus-Liebig-Universität Giessen Institut für Rechtsmedizin 

Frankfurter Str. 58 Rheinische-Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn 

D-35392 Giessen Stiftsplatz 12 

Heike.Wollersen@forens.med.uni-giessen.de D-53111 Bonn 

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