Diagnose

Krankheiten erkennen anhand des Atems

Forscher untersuchen den menschlichen Atem nach Biomarkern, die auf Krankheiten hinweisen. Ziel ist die Echtzeit-Diagnose über einen Spektrometer, der in den Arztpraxen eingesetzt werden soll.

Ärzte untersuchen heute alle möglichen Körperflüssigkeiten, um anhand der darin gelösten Moleküle Hinweise auf Krankheiten zu finden. Züricher Forscher schlagen nun vor, auch die Echtzeit-Analyse des Atems zur Diagnose einzusetzen.

Auch in der traditionellen chinesischen Medizin werden aus dem Geruch des Atems eines Patienten Schlüsse zu dessen Gesundheitszustand gezogen. Zudem ist bekannt, dass entsprechend trainierte Hunde und Ratten anhand des Atems erkennen können, ob Menschen an gewissen Krebsarten leiden. Allerdings sind diese Methoden letztlich sehr subjektiv.

Jeder Mensch hat einen charakteristischen Atem, der auch über Krankheiten Aufschluss geben könnte. (Foto: Flickr/alisdair)

Jeder Mensch hat einen charakteristischen Atem, der auch über Krankheiten Aufschluss geben könnte. (Foto: Flickr/alisdair)

Nun wollen die Züricher Wissenschaftler unter der Leitung von Renato Zenobi die Atemanalyse auf eine objektive Grundlage stellen. Dazu sollen die einzelnen  Geruchskomponenten identifiziert werden. Die Ärzte können dann in äußerst geringer Konzentration vorliegende Atem-Komponenten in die Diagnose einbeziehen. Der Atem der Menschen unterscheidet sich bezüglich der darin enthaltenen flüchtigen Komponenten. Jeder Mensch hat einen charakteristischen „Fingerabdruck“ des Atems.

Mit regelmäßigen Messungen konnten die Forscher zudem aufzeigen, dass das individuelle Atemmuster konstant bleibt. „Wir haben zwar geringe zeitliche Schwankungen im Tagesverlauf gesehen, das individuelle Muster bleibt jedoch konstant genug, damit es für die medizinische Anwendung brauchbar ist“, zitiert DocCheck News den an der Studie beteiligten Forscher Pablo Martinez-Lozano Sinues. Würden die Messungen im zeitlichen Verlauf zu stark schwanken, wären sie für die Diagnose unbrauchbar.

Für die Messungen bauten Zenobi und seine Kollegen handelsübliche Massenspektrometer so um, dass die Versuchspersonen über ein Mundstück direkt in das Analysegerät pusten konnten. Etwa hundert Atem-Komponenten wurden auf diese Weise erkannt. Identifizieren konnten die Forscher beispielsweise Aceton, ein Abbauprodukt des Zuckerstoffwechsels. Von den meisten gefundenen Stoffen wissen die Forscher allerdings noch nicht, um welche Verbindungen es sich handelt.

Nun werden die Chemiker versuchen, nicht nur charakteristische Fingerabdrücke des Atems einzelner Personen zu ermitteln, sondern auf dieselbe Weise charakteristische Fingerabdrücke von Krankheiten zu ermitteln.

Dazu arbeiten sie mit Ärzten der Klinik für Pneumologie am Universitätsspital Zürich zusammen. „Wenn wir bei Patienten mit einer bestimmten Lungenkrankheit ein übereinstimmendes Muster finden, können wir damit eine Diagnosemöglichkeit entwickeln“, sagt Sinues. Bei Lungenkrankheiten wird am ehesten erwartet, dass sogenannte Biomarker im Atem identifiziert werden können. Daher konzentrieren sich die Forscher zunächst auf diese Krankheiten. Die Atem-Diagnose könnte in Zukunft aber auch auf andere Krankheiten ausgeweitet werden.

Zwar ist die Bedeutung der Atemanalyse für die medizinische Diagnostik bekannt. Doch in der Schulmedizin wurde sie bisher nur selten angewandt. „Ein Grund dafür ist, dass mit den meisten bisherigen Methoden nur wenige Substanzen untersucht werden konnten und dass diese Methoden langsamer waren“, sagt Sinues.

Ein bedeutender Vorteil gegenüber Blut- und Urin-Untersuchungen ist, dass der Atem-Fingerabdruck schon Sekunden später vorliegt. Die Analysen von Urin und Blut dauern deutlich länger. Ein weiterer Vorteil der Atemanalyse besteht darin, dass sie im Gegensatz zur Entnahme einer Blutprobe nicht-invasiv ist. Das heißt, es muss nicht wie bei der Blutentnahme mit einer Nadel in den Körper eingedrungen werden.

Damit sich die Methode der Atemanalyse in der Klinik durchsetzen kann, müssen die Instrumente verbessert werden. Denn derzeit füllen die für die Analyse verwendeten Massenspektrometer noch ganze Labors. Zenobi sagt: „Wenn kleine, tragbare Geräte, die es schon gibt, in Zukunft leistungsfähiger werden, könnten diese beispielsweise in Arztpraxen eingesetzt werden.“

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