Wir sind nur so gesund wie unsere Darmflora – sie zu untersuchen, ist jedoch sehr aufwändig. Warum eine Atemprobe in der Früherkennung bald eine entscheidende Rolle spielen könnte.
Das Mikrobiom ist mittlerweile bekannt für seine Verstrickungen in verschiedenste Erkrankungen – von Magen-Darm-Problemen bis zu psychischen Störungen scheint es eine Rolle zu spielen. Oft ist der genaue Zusammenhang noch unklar, doch die Forschung kommt voran. In den letzten Jahren rückt zudem zunehmend ein bestimmter Aspekt des Mikrobioms in den Fokus der Wissenschaft: die volatilen organischen Komponenten (VOCs, volatile organic compounds).
„Bakterien haben einen eigenen Stoffwechsel und die Produkte sind teilweise flüchtig und in der Atemluft messbar“, erklärt Vanessa Stadlbauer-Köllner, Professorin für Translationale Mikrobiomforschung und Hepatologie an der Medizinischen Universität Graz. Neben diesem direkten Weg können Bakterien VOCs in der Atemluft auch indirekter beeinflussen – etwa, indem sie den Hormonhaushalt oder Enzyme ihres Wirts verändern oder die Darmbarriere durchlässiger machen.
Bereits jetzt werden in Atemtests chemische Substanzen aus der Luft gemessen – etwa C13-markierter Kohlenstoff für die Diagnose von Infektionen mit dem Bakterium Helicobacter pylori oder Wasserstoff zur Diagnose von Laktose-, Fruktose- oder Sorbit-Unverträglichkeiten. Genutzt wird auch ein Wasserstoff-Test für Small Intestinal Bacterial Overgrowth (SIBO), eine Fehlbesiedelung des Dünndarms mit Dickdarmbakterien. „Der Test ist nicht sehr hilfreich, da er wenig sensitiv und wenig spezifisch ist, aber bisher gibt es keinen besseren Biomarker“, sagt Vanessa Stadlbauer-Köllner.
Aussagekräftiger als einzelne Moleküle sollen in Zukunft Atembiopsien sein, die eine ganze Reihe von Stoffen gleichzeitig messen, so die Hoffnung in der Wissenschaft. Für spezifische Erkrankungen müsste dazu eine Art Fingerabdruck aus den flüchtigen organischen Komponenten erstellt werden, die jeweils im Vergleich zu gesunden Menschen verändert sind. US-amerikanische Forscher haben nun eine Kombination aus Mausexperimenten und einer menschlichen Pilotstudie veröffentlicht, in der sie VOCs bei Asthma untersuchten.
In den Mäusen konnten sie zunächst nachweisen, dass die Darmzusammensetzung sich tatsächlich in der Atemluft widerspiegelt. Zudem beobachteten sie, dass bei Kindern eine größere Menge des Bakteriums Eubacterium siraeum im Atem als Indikator für eine Asthmaerkrankung diente. Mit der Studie liefern die Forscher noch keinen fertigen Asthma-Test. Vielmehr bietet sie einen Machbarkeitsnachweis und der kann als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen gesehen werden. „Solche Publikationen sind wichtig und bekommen häufig viel mediale Aufmerksamkeit“, so Stadlbauer-Köllner, „aber der Knochenjob kommt jetzt erst.“ Dazu zählten etwa große Kohortenstudien, bei denen die Atemluft vieler gesunder und erkrankter Menschen miteinander verglichen werden – möglichst mit standardisierten Methoden.
Wenn daraus ein Bild des „Fingerabdrucks“ entstanden sei, müsse sich zeigen, ob dieser sich auch zur Krankheitsvorhersage eignet. „Dazu sind große, aufwendige und teure Studien nötig, die Menschen mit einem Risiko für die Erkrankung langfristig untersuchen.“
Der Aufwand kann sich dennoch lohnen: Erste, kleinere Analysen beschäftigen sich bereits damit, ob eine Atembiopsie etwa zur Krebsfrüherkennung, bei Infektionskrankheiten oder sogar bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson und psychischen Störungen wie Depressionen hilfreich sein kann. Mehr als erste Hinweise gibt es dabei nirgendwo, zumal die Forschung rund um Atemtests ein recht junges Feld ist. „Über das Darm-Mikrobiom selbst wissen wir auch noch viele Dinge nicht – und da haben wir etwa 20 Jahre Vorsprung in der Wissenschaft“, sagt Vanessa Stadlbauer-Köllner. Gerade bei psychischen Erkrankungen könne es schwierig werden, einen VOC-Fingerabdruck zu erstellen. „Diese Störungen werden oft erst spät diagnostiziert“, so die Forscherin. „Zu dem Zeitpunkt können wir dann nicht mit Sicherheit sagen, ob das veränderte Mikrobiom die Erkrankung ausgelöst hat oder ob es durch die Krankheit überhaupt erst verändert wurde.“
Dass VOCs in Zukunft als Biomarker allein für eine Diagnose ausreichen werden, bezweifelt Stadlbauer-Köllner. Solche Tests könnten jedoch mindestens ein hilfreicher Baustein sein. Besonders lohnend schätzt sie die Forschung zur Früherkennung von Krebserkrankungen ein, insbesondere den Darmkrebs. „Dafür haben wir zwar schon ein sehr gutes Screening-System mit der Vorsorge Koloskopie, aber die Wenigsten entscheiden sich dafür.“ Ein Atemtest, der zeigt, dass möglicherweise krebsfördernde Bakterien im Körper vorkommen, könnte unterstützend wirken und Hinweise darauf geben, wer eine tiefere Diagnostik benötigt. Und auch Schäden am Mikrobiom, die durch Medikamente verursacht werden, könnten so möglicherweise einmal rascher und einfacher erkannt werden.
Sollte es irgendwann entsprechende Atemtests geben, müssten diese allerdings mit hoher Wahrscheinlichkeit von Fachleuten durchgeführt werden – einfache Do-it-yourself-Tests für zu Hause würden der Komplexität der Analyse eher nicht gerecht werden. In der Asthma-Pilotstudie etwa hatten die Testpersonen keine standardisierte Ernährung erhalten und die Proben wurden zu Zeitpunkten genommen, die für die Kinder praktisch waren – Umstände, die die Forscher selbst als Einschränkung benennen. Denn was wir essen und wie wir uns verhalten, beeinflusst die VOCs mindestens genauso stark wie das Mikrobiom.
Klinische Tests müssten daher nach einem standardisierten Protokoll durchgeführt werden. Schon jetzt, etwa bei den einfachen Wasserstofftests auf Unverträglichkeiten, müssen die Personen nüchtern sein, dürfen vorher weder Kaugummi gekaut noch bestimmte Speisen zu sich genommen haben, sollen auf körperliche Anstrengung vor dem Test verzichten und auf eine Liste weiterer Dinge achten. Dennoch: Die bisherigen Studien lassen vermuten, dass VOCs in Zukunft zur Diagnose verschiedener Krankheiten beitragen können. Vanessa Stadlbauer-Köllner erwartet allerdings, dass es bis dahin noch 10 bis 15 Jahre dauert.
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