Der Wasserstoff-Atemtest ist ein Test, der die Messung von Wasserstoff im Atem verwendet, um mehrere Erkrankungen zu diagnostizieren, die gastrointestinale Symptome verursachen. Beim Menschen sind nur Bakterien – insbesondere anaerobe Bakterien im Dickdarm – in der Lage, Wasserstoff zu produzieren. Die Bakterien produzieren Wasserstoff, wenn sie nicht absorbierter Nahrung ausgesetzt werden, insbesondere Zucker und Kohlenhydrate, aber keine Proteine oder Fette. Obwohl aus den kleinen Mengen nicht absorbierter Nahrung, die normalerweise den Dickdarm erreichen, nur begrenzt Wasserstoff produziert wird, können große Mengen Wasserstoff produziert werden, wenn es ein Problem mit der Verdauung oder Absorption von Nahrung im Dünndarm gibt, wodurch mehr nicht absorbierte Nahrung den Dickdarm erreichen kann Doppelpunkt.
Große Mengen an Wasserstoff können auch produziert werden, wenn die Dickdarmbakterien zurück in den Dünndarm wandern, ein Zustand, der als bakterielle Überwucherung des Dünndarms bezeichnet wird. In diesem letzteren Fall werden die Bakterien nicht absorbierter Nahrung ausgesetzt, die noch nicht die Chance hatte, den Dünndarm vollständig zu durchqueren, um vollständig verdaut und absorbiert zu werden. Ein Teil des von den Bakterien produzierten Wasserstoffs, sei es im Dünndarm oder im Dickdarm, wird in das Blut aufgenommen, das durch die Wand des Dünndarms und des Dickdarms fließt. Das wasserstoffhaltige Blut wandert zu den Lungen, wo der Wasserstoff freigesetzt und in die Atemluft ausgeatmet wird, wo er gemessen werden kann.
Wasserstoff-Atemtests werden zur Diagnose von drei Zuständen verwendet.
Die Bakterien im Dickdarm, einschließlich der anaeroben Bakterien, sind in der Lage, Zucker und Kohlenhydrate als Nahrung zu verdauen und zu verwenden. Wenn die anaeroben Bakterien Zucker und Kohlenhydrate verdauen, wandeln sie einen Teil des Zuckers und der Kohlenhydrate in Gase um, am häufigsten in Wasserstoff. Sie können auch andere Substanzen produzieren und in den Dickdarm freisetzen, zum Beispiel Chemikalien, die den Dickdarm dazu bringen, Wasser abzusondern und Durchfall zu verursachen.
Wie zuvor diskutiert, wird ein Teil des Wasserstoffgases durch den Dickdarm in das Blut absorbiert und in der Atmung ausgeschieden, wo es gemessen werden kann. Solange wenig Zucker oder Kohlenhydrate in den Dickdarm gelangen, sind die geringen Mengen an entstehenden Gasen und anderen Stoffen kein Problem. Wenn größere Mengen Zucker oder Kohlenhydrate in den Dickdarm gelangen, weil sie im Dünndarm nicht verdaut und aufgenommen werden, entstehen im Dickdarm größere Mengen an Gasen und Stoffen.
Wenn eine Person beispielsweise den Zucker in der Milch (Laktose) normal verdaut und aufnimmt, erreicht keine der für den Laktose-Wasserstoff-Atemtest verabreichten Laktose den Dickdarm, und währenddessen wird kein Anstieg der Wasserstoffkonzentration im Atem beobachtet der Atemtest. Wenn andererseits die Person die Laktose nicht vollständig verdaut und absorbiert, das heißt, sie oder er Laktoseintoleranz hat, wandert die Laktose durch den Dünndarm und gelangt in den Dickdarm, wo die Bakterien sie verdauen und Wasserstoff produzieren. Dann ist eine Zunahme des Wasserstoffs im Atem zu sehen. Andere Zucker, bei denen eine schlechte Verdauung durch Atemtests diagnostiziert werden kann, sind Saccharose und Fruktose (in Maissirup enthalten) und Sorbit (ein Zucker, der als kalorienarmes Süßungsmittel verwendet wird).
Es gibt andere Möglichkeiten als eine abnormale Verdauung von Nahrungszucker, durch die die Bakterien Probleme verursachen können. Anders als im Dickdarm ist die Zahl der wasserstoffproduzierenden, anaeroben Bakterien im Dünndarm gering. Wenn jedoch eine große Anzahl von wasserstoffproduzierenden Bakterien aus dem Dickdarm in den Dünndarm gelangt, was als bakterielle Überwucherung des Dünndarms bezeichnet wird, können die Bakterien den Zucker und die Kohlenhydrate verdauen, bevor der Dünndarm die Möglichkeit hatte, sie zu verdauen und aufzunehmen sie und produzieren große Mengen an Wasserstoff.
Schließlich, wenn Personen eine ungewöhnlich schnelle Nahrungspassage durch den Dünndarm haben, kann es sein, dass der Dünndarm nicht genug Zeit hat, Zucker und Kohlenhydrate zu verdauen und zu absorbieren. Dies führt dazu, dass größere Mengen an Zucker und Kohlenhydraten in den Dickdarm gelangen, wo die Bakterien sie verdauen und in Gas umwandeln können.
Um eine bakterielle Überwucherung und eine schnelle Passage durch den Dünndarm zu diagnostizieren, wird normalerweise ein Zucker, der vom Menschen nicht verdaut und absorbiert wird, wie z. B. Lactulose, für den Test verwendet. Bei der schnellen Passage durch den Dünndarm gelangt der Zucker schnell durch den Dünndarm in den Dickdarm, so dass sehr bald nach der Aufnahme des Zuckers Wasserstoff in der Atemluft gefunden wird. Im Falle einer bakteriellen Überwucherung kommt es während des Tests zweimal zur Wasserstoffproduktion. Einmal, wenn der Zucker die Bakterien im Dünndarm passiert und noch einmal, wenn der Zucker in den Dickdarm gelangt.
Vor dem Wasserstoff-Atemtest fastet der Patient mindestens 12 Stunden lang. Zu Beginn des Tests bläst der Patient in einen Ballon und füllt ihn mit einem Atemzug Luft. Die Wasserstoffkonzentration wird in einer aus dem Ballon entnommenen Atemprobe gemessen. Der Patient nimmt dann eine kleine Menge des Testzuckers (Laktose, Saccharose, Sorbit, Fructose, Lactulose usw. je nach Zweck des Tests) zu sich. Bis zu fünf Stunden lang werden alle 15 Minuten zusätzliche Atemproben entnommen und auf Wasserstoff analysiert.
Die Interpretation der Ergebnisse von Wasserstoff-Atemtests hängt vom Zucker ab, der zum Testen verwendet wird, und vom Muster der Wasserstoffproduktion nach der Einnahme des Zuckers.
Nach Einnahme von Testdosen der Nahrungszucker Laktose, Saccharose, Fructose oder Sorbitol bedeutet jede Wasserstoffproduktion, dass ein Problem mit der Verdauung oder Absorption des Testzuckers aufgetreten ist und dass ein Teil des Zuckers den Dickdarm erreicht hat.
Wenn eine schnelle Darmpassage vorhanden ist, erreicht die Testdosis unverdaulicher Lactulose den Dickdarm schneller als normalerweise, und daher wird von den Dickdarmbakterien kurz nach der Aufnahme des Zuckers Wasserstoff produziert.
Wenn eine bakterielle Überwucherung des Dünndarms vorliegt, führt die Einnahme von Lactulose während des Tests zu zwei getrennten Perioden, in denen Wasserstoff produziert wird, eine frühere Periode, die durch die Bakterien im Dünndarm verursacht wird, und eine spätere, die durch die Bakterien im Dickdarm verursacht wird.
Es gibt mehrere Einschränkungen für Wasserstoff-Atemtests. Aus unklaren Gründen kann ein Test auf bakterielle Überwucherung des Dünndarms mit Lactulose nur 60 % der Fälle diagnostizieren. (Diese Unempfindlichkeit des Tests kann teilweise auf die strengen Kriterien zurückzuführen sein, die für die Interpretation eines Tests als anormal verwendet werden. Weniger strenge Kriterien können häufiger eine Überwucherung diagnostizieren.) Außerdem kann es bei einer bakteriellen Überwucherung zu einer Überlappung der frühen und spätere Perioden der Wasserstoffproduktion, die als einzelne Periode fehlinterpretiert werden können, die für eine schnelle Darmpassage charakteristisch ist. Schließlich können einige normale Personen einen langsamen Durchgang durch den Dünndarm haben, was längere Tests - bis zu 5 Stunden - erforderlich macht, und viele Personen sind nicht bereit, sich solch langen Tests zu unterziehen.
Einige Personen haben keine Bakterien, die Wasserstoff produzieren, und bei diesen Personen ist ein Wasserstoff-Atemtest nicht möglich. Die meisten dieser Personen haben Bakterien, die ein anderes Gas, Methan, produzieren. (Es gibt auch Personen, die sowohl Wasserstoff als auch Methan produzieren.) Methan kann genauso wie Wasserstoff im Atem gemessen werden, und die Produktion von Methan kann auf die gleiche Weise wie Wasserstoff für die Diagnose verwendet werden. Mit Methan liegen jedoch weitaus weniger Erfahrungen vor, und die Herstellung von Methan ist komplexer als die Herstellung von Wasserstoff. Daher ist nicht klar, ob das Muster der Methanproduktion nach der Aufnahme von Zucker auf die gleiche Weise wie die Wasserstoffproduktion interpretiert werden kann, insbesondere für die Diagnose einer bakteriellen Überwucherung.
Ein Muster der Wasserstoffproduktion, das für eine bakterielle Überwucherung typisch ist, bedeutet nicht unbedingt, dass die Symptome einer Person durch die Überwucherung verursacht werden. Beispielsweise können anatomische Anomalien des Dünndarms wie Verengungen oder funktionelle Anomalien in der Funktionsweise des Dünndarmmuskels vorliegen. Diese Anomalien können selbst Symptome von Blähungen, Völlegefühl, Schmerzen und Durchfall verursachen, aber sie können auch zu einer bakteriellen Überwucherung mit ähnlichen Symptomen führen. Daher kann es eine zugrunde liegende Anomalie sein, die für die Symptome verantwortlich ist, und nicht die bakterielle Überwucherung. Die einzige Möglichkeit, zwischen den beiden Ursachen der Symptome zu unterscheiden – einem zugrunde liegenden Problem oder einer bakteriellen Überwucherung – besteht darin, die Bakterien zu behandeln und auszurotten. Wenn die Symptome verschwinden, ist es wahrscheinlicher, dass eher das übermäßige Wachstum als die zugrunde liegende Anomalie für die Symptome verantwortlich ist.
Jeder Zustand, der zur Abgabe unverdauter oder nicht absorbierter Nahrung an den Dickdarm führt, kann zu abnormalen Atemtests führen, wenn Zucker aus der Nahrung zum Testen verwendet wird. Sowohl eine Bauchspeicheldrüseninsuffizienz als auch die sogenannte Zöliakie-Sprue können abnormale Atemtests verursachen, im ersten Fall, weil Pankreasenzyme fehlen, die für die Verdauung von Kohlenhydraten notwendig sind, und im zweiten Fall, weil die Schleimhaut des Dünndarms zerstört und verdaut wird Nahrung kann nicht aufgenommen werden. Es kann notwendig sein, diese Ursachen für abnormale Atemtests durch zusätzliche Tests auszuschließen – Pankreasfunktionstests und Dünndarmbiopsie.
Antibiotika werden zur Behandlung einer bakteriellen Überwucherung des Dünndarms eingesetzt; jedoch kann jedes einzelne Antibiotikum bei der Eliminierung der überwuchernden Bakterien nur in 50–60 % der Fälle wirksam sein. Wenn die Symptome bei einer Person nach der Behandlung mit Antibiotika nicht verschwinden, kann es daher sinnvoll sein, den Atemtest zu wiederholen, um festzustellen, ob die Antibiotika die Bakterien beseitigt haben. Wenn nicht, kann eine andere antibiotische oder nicht-antibiotische Behandlung versucht werden.
Die Nebenwirkungen von Wasserstoff-Atemtests sind genau das, was man bei Personen erwarten würde, die Zucker und Kohlenhydrate schlecht verdauen und absorbieren, z. B. Blähungen, Völlegefühl, Schmerzen und Durchfall. Wenn Lactulose verwendet wird, treten diese Symptome wahrscheinlich nicht auf oder sind mild, da die zum Testen verwendete Lactulose-Dosis gering ist.
Zur Diagnose einer Laktoseintoleranz ist ein alternatives Verfahren zum Atemtest die Entnahme von Blutproben nach der Einnahme von Laktose. Wenn die Verdauung und Aufnahme von Laktose normal ist, sollte der Glukosespiegel im Blut ansteigen. Die Erhöhung des Blutzuckerspiegels tritt auf, weil die Laktose bei der Aufnahme ins Blut in ihre beiden Zuckerkomponenten Galactose und Glucose zerlegt wird. Eine zweite Alternative besteht darin, eine Dosis Laktose (oder anderen Nahrungszucker) zu verabreichen und eine Person auf Symptome zu beobachten. Wenn die Person intolerant ist, treten wahrscheinlich Blähungen, Völlegefühl, Schmerzen, Blähungen und Durchfall auf. Eine dritte Alternative ist der Versuch einer Diät, bei der der potenziell schädliche Zucker strikt eliminiert wird. Alle diese Alternativen haben jedoch Einschränkungen und Probleme.
Bakterielle Überwucherung kann diagnostiziert werden, indem die Bakterien aus einer Flüssigkeitsprobe aus dem Dünndarm kultiviert (gezüchtet) werden und die Anzahl der vorhandenen Dickdarmbakterien gezählt wird. Bei diesem Verfahren muss unter Röntgenkontrolle ein Schlauch durch Nase, Rachen, Speiseröhre und Magen geführt werden, damit Flüssigkeit aus dem Dünndarm gewonnen werden kann. Es ist ein unbequemes und teures Verfahren, und die meisten Labors sind nicht in der Lage, die Proben genau zu kultivieren. Daher wird dieser Test nicht routinemäßig durchgeführt.
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