Diagnose per Atemtest: Zukunft der Medizin?

Eine einfache Atemprobe statt Biopsie. Kein Schlauch, keine Narkose, kein Warten auf Laborergebnisse. Nur ein Atemzug – und der verrät, was im Darm geschieht.

Was wie Zukunftsmusik klingt, wird inzwischen ernsthaft beforscht. Studien zeigen, dass flüchtige organische Verbindungen im Atem – sogenannte VOCs – Rückschlüsse auf das Darmmikrobiom erlauben. Bestimmte bakterielle Signaturen lassen sich über die Ausatemluft nachweisen. Sogar Zusammenhänge mit Erkrankungen wie Asthma, werden diskutiert.

Wenn sich dieser Ansatz bestätigt, könnte das die Diagnostik grundlegend verändern. Statt invasiver Eingriffe würde ein Atemtest genügen, um mikrobiologische Prozesse im Körper abzubilden. Doch wie belastbar sind diese Daten wirklich? Und warum verschwindet eine zitierte Studie plötzlich aus der öffentlichen Wahrnehmung?

Genau hier beginnt die spannende Diskussion.

Diagnoseverfahren wie in einem Sciencefiction-Film wären toll, wo der freundliche Medizin-Roboter mit einem handlichen Messgerät den Erdling abtastet und dabei jede sich entwickelnde Krankheit schon im Keim ausfindig machen kann. Wie lange wird es dauern, bis wir dahin gelangen?

Relativ aufwendige Diagnoseverfahren in dieser Richtung gibt es schon – ansatzweise und ohne Roboter, wenn wir Röntgen, Ultraschall, MRI etc. auf diese Liste setzen. Aber nur zu oft sind invasive Verfahren notwendig, um Klarheit zu verschaffen. Biopsien können sehr unangenehm und schmerzhaft sein. Magen- und Darmspiegelungen sind auch kein Vergnügen, wenn man keine masochistischen Neigungen sein Eigen nennt. Da wäre so ein System, das ohne diesen Aufwand Diagnosen schafft, ein Geschenk des Himmels. Und dieses „Geschenk“ scheint es jetzt zu geben, zumindest in Ansätzen.

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Ihr Atem könnte verborgene Veränderungen im Darmmikrobiom offenbaren

Jeder Atemzug enthält eine Mischung aus chemischen Substanzen, die vom Stoffwechsel des Körpers geformt werden. Eine neue Studie legt nahe, dass einige dieser Moleküle aus einer unerwarteten Quelle stammen könnten: den Mikroben im Darm. Durch die Analyse der Ausatemluft von Kindern und Mäusen stellten Forscher fest, dass chemische Signale von Darmbakterien in den Atemproben nachweisbar sind. Diese Signale spiegeln die Zusammensetzung des Darmmikrobioms wider und wiesen in einigen Fällen auf Bakterien hin, die mit Asthma in Verbindung stehen – einer Krankheit, von der schätzungsweise fünf Millionen Kinder in den USA betroffen sind.

Ein Beitrag im „The Scientist“ zitiert hierzu eine diesbezügliche Studie, deren Quelle aber nicht auffindbar ist. [1]

Es gibt jedoch dazu eine frühere Studie aus dem Jahr 2024 von den gleichen Autoren, die dieses Thema verhandeln: [2]

Die 2026 in „Cell Metabolism“ veröffentlichte Studie von Hernandez-Leyva et al. zeigt, dass das Atemvolatilom – das Profil flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) in der Ausatemluft – sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen durch die Darmmikrobiota beeinflusst wird. Dieser Befund legt nahe, dass die Atemgasanalyse als nicht-invasives, schnelles Diagnoseverfahren dienen könnte, um die Zusammensetzung der Darmmikrobiota und deren Stoffwechselaktivität abzubilden.

Wichtigste Ergebnisse:

• Korrelation bei Kindern: In einer Kohorte von 27 gesunden Kindern (6–12 Jahre) stimmten die VOC-Profile der Atemluft eng mit der Zusammensetzung des Darmmikrobioms überein, die in korrespondierenden Stuhlproben identifiziert wurde. Signifikante Korrelationen wurden für das Darmmetagenom (das Darmmetagenom bezeichnet das gesamte genetische Material, das direkt aus den mikrobiellen Gemeinschaften des Darms gewonnen wird und somit eine umfassende Momentaufnahme der im menschlichen Darm vorhandenen mikrobiellen Genome liefert), Gencluster (der Begriff Gencluster bezeichnet eine Gruppe von zwei oder mehr Genen, die nahe beieinander auf einem Chromosom liegen, ähnliche oder verwandte Proteine ​​kodieren und oft eine gemeinsame biologische Funktion haben) und funktionelle Signalwege beobachtet (p = 0,023, p = 0,011 bzw. p = 0,03).
• Mechanistische Validierung an Mäusen: Mithilfe gnotobiotischer Mausmodelle bestätigten Forscher, dass spezifische flüchtige organische Verbindungen (VOCs), die von Darmmikroben in Reinkultur produziert werden, im Atem von Mäusen nachweisbar waren, die mit denselben Bakterien kolonisiert wurden. Dies belegt einen kausalen Zusammenhang.
  Gnotobiotische Tiere sind Lebewesen, deren mikrobielle Besiedlung vollständig bekannt und kontrollierbar ist. Sie werden unter aseptischen Bedingungen geboren und in sterilen oder mikrobiell kontrollierten Laborumgebungen, wie z. B. Isolatoren, aufgezogen.
• Krankheitsbezogene Signale: Die Atemgasanalyse sagte erfolgreich die Häufigkeit von Eubacterium siraeum voraus, einem Bakterium, das mit Asthma bei Kindern in Verbindung gebracht wird. Dies deutet auf ein Potenzial für die Früherkennung der Erkrankung hin.
• Klinisches Potenzial: Die Autoren betonen, dass Atemgastests die derzeitige Hürde der langsamen und komplexen Mikrobiomanalyse überwinden und patientennahe Diagnostik für Erkrankungen wie nekrotisierende Enterokolitis und Infektionen bei Säuglingen ermöglichen könnten.

Wie das Darmmikrobiom chemische Spuren hinterlassen kann

Darmmikroben überleben, indem sie Nahrungsbestandteile abbauen, die der menschliche Körper nicht selbst verdauen kann. Dabei setzen sie kleine Moleküle frei, sogenannte flüchtige organische Verbindungen (VOCs). Einige dieser Verbindungen gelangen in den Blutkreislauf und werden schließlich beim normalen Atmen über die Lunge ausgeschieden, wo sie aufgefangen und analysiert werden können.

Das Forschungsteam wollte untersuchen, ob diese mikrobiellen Stoffwechselprodukte als chemischer Fingerabdruck des Darmmikrobioms dienen können.

Sie führten eine Studie mit 27 Kindern im Alter von sechs bis zwölf Jahren durch. Jeder Teilnehmer gab Atem- und Stuhlproben ab. Die Forscher analysierten den Stuhl, um die im Darm vorhandenen Mikroben zu identifizieren, und verglichen diese Ergebnisse anschließend mit den in der Ausatemluft nachgewiesenen chemischen Verbindungen.

Sie stellten fest, dass die in der Atemluft nachgewiesenen Verbindungen eng mit denen übereinstimmten, die von den im Stuhl identifizierten Mikroben produziert werden. Mit anderen Worten: Atemproben spiegelten die Zusammensetzung des Darmmikrobioms wider, ohne dass ein direkter Zugang zum Darm erforderlich war.

Das Team bestätigte den Befund an Mäusen, indem es bestimmte Bakterien in Tiere transplantierte, die ohne eigene Darmflora aufgezogen worden waren. Die eingeführten Mikroben konnten anhand von im Atem nachgewiesenen Verbindungen identifiziert werden, was den Zusammenhang zwischen Atemzusammensetzung und Darmmikrobenaktivität untermauert.

Wie weit ist es bis zur „Zukunft“?

Eine der größten Herausforderungen bei der Übertragung der Mikrobiomforschung in die klinische Praxis ist die Geschwindigkeit. Die Sequenzierung und Analyse mikrobieller DNA kann Tage oder Wochen dauern, was ihre Anwendung für die routinemäßige Überwachung oder frühzeitige Intervention einschränkt.

„Eine der größten Hürden für die Integration unseres Wissens über das Mikrobiom in die klinische Praxis ist die Zeit, die für die Analyse der Mikrobiomdaten benötigt wird“, sagte Erstautor Dr. Hernandez-Leyva in einer Pressemitteilung. „Die Atemanalyse bietet eine vielversprechende, nicht-invasive Möglichkeit, das Darmmikrobiom zu untersuchen und kann die Diagnostik von Krankheiten in der Medizin revolutionieren.“

Obwohl weitere Forschung erforderlich ist, bevor Mikrobiom-Atemtests zum medizinischen Alltag gehören, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass eine einfache Atemprobe eines Tages einen praktischen Einblick in die mikrobiellen Gemeinschaften ermöglichen könnte, die die menschliche Gesundheit prägen.

Fazit

Die nicht-invasive Diagnostik über die Messung von volatilen Substanzen im Atem scheint Zukunft zu haben, trotz der noch bestehenden Hürden in der Auswertung der Messungen. Etwas eigenartig jedoch ist das Verschwinden der Studie dazu. Es gibt auch keinen Hinweis auf eine Rücknahme der Veröffentlichung.

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Quellen:

• [1]     A Breath of Air Could Help Diagnose Gut Microbiome Disruptions | The Scientist
• [2]     The breath volatilome is shaped by the gut microbiota – PMC