In einer Pilotkohorte von 27 gesunden Kindern (6-12 Jahre) wurden Stuhlproben metagenomisch analysiert und parallel Atemproben mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie untersucht. Die interindividuellen Unterschiede im Atemprofil korrelierten signifikant mit der Zusammensetzung des Darmmikrobioms. Für 35 von 37 gezielt untersuchten Atemverbindungen ließ sich mindestens ein Teil der Konzentrationsunterschiede durch die bakterielle Zusammensetzung erklären; bei einzelnen Substanzen betrug der erklärte Varianzanteil über 40 %.

Besonders deutlich zeigte sich der Zusammenhang bei Terpenen – also Naturstoffen, die von Pflanzen und Mikroorganismen, nicht jedoch vom menschlichen Organismus selbst synthetisiert werden. Allerdings können solche Verbindungen auch über Ernährung oder Umwelt aufgenommen werden.

Im Mausmodell bestätigte sich der Zusammenhang: Keimfreie Tiere entwickelten nach Übertragung einer definierten Darmflora ein entsprechendes Atemprofil. In Monokolonisationsversuchen ließen sich einzelne Verbindungen sowohl in bakteriellen Kulturen als auch in der Atemluft der besiedelten Tiere nachweisen. Dies spricht dafür, dass bestimmte VOCs direkt oder indirekt mikrobiell beeinflusst werden.

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Klare diagnostische Trennung gelang noch nicht

In einer kleinen Asthma-Subkohorte (n=14) konnte ein auf wenigen Atemgasen basierendes Modell die relative Häufigkeit eines mit Asthma assoziierten Darmbakteriums (Eubacterium siraeum) mit moderater Genauigkeit (R² = 0,59) vorhersagen. Eine klare diagnostische Trennung zwischen gesunden und asthmatischen Kindern gelang jedoch nicht.

Die Autoren und Autorinnen betonen methodische Einschränkungen: kleine Fallzahl, nicht standardisierte Ernährung, bis zu 24 Stunden Abstand zwischen Stuhl- und Atemprobe sowie potentielle Einflüsse von Umwelt und oraler Flora. Zudem ist unklar, wie stabil Atemprofile über längere Zeiträume sind und wie stark sie durch externe Faktoren variieren.

Für die hausärztliche Praxis ergibt sich daraus noch kein unmittelbar einsetzbares Verfahren. Die Studie verdeutlicht jedoch ein relevantes Prinzip: Die Ausatemluft spiegelt systemische Stoffwechselprozesse wider – einschließlich mikrobieller Aktivität im Darm. Ob sich daraus robuste, standardisierbare Atemtests entwickeln lassen, müssen größere und longitudinale Studien klären.

Hintergrund: Breathomics bezeichnet die umfassende Analyse zahlreicher flüchtiger organischer Verbindungen in der Ausatemluft. Anders als etablierte Atemtests – etwa   beim Nachweis von Helicobacter pylori oder bei der FeNO-Messung – wird nicht ein einzelner Marker bestimmt, sondern ein komplexes Muster aus vielen Substanzen.

Ziel ist es, krankheitstypische Atemprofile zu identifizieren. Die zentrale Herausforderung besteht darin, echte krankheitsspezifische Signale von Einflüssen durch Ernährung, Umwelt, Medikamente oder individuelle Stoffwechselunterschiede zu unterscheiden.