Bisher kennt man die Atemanalyse von Alkoholkontrollen der Polizei. Künftig sollen Sport treibende Menschen per Atemanalyse auch checken können, ob ihr Körper gerade Fett verbrennt. Ebenso einfach sollen auch Cholesterinwerte und Nierenfunktion getestet werden können.
Wer abnehmen will oder aktiv Ausdauertraining treibt, kann sich künftig einfacher darüber informieren, ob der Kampf gegen die Speckröllchen erfolgreich ist oder nicht. Wann der Körper beginnt, Fett zu verbrennen, lässt sich heute zum Beispiel mit der Analyse von Biomarkern im Blut oder im Urin bestimmen – was für eine kurze Erfolgskontrolle eher ungeeignet ist. Wissenschaftler der ETH Zürich und des Universitätsspitals Zürich entwickelten nun eine Methode, mit der sich der Fettabbau ganz einfach und in Echtzeit in der Atemluft von Sporttreibenden nachweisen lässt.
„Beim Fettabbau im Körper entstehen Nebenprodukte, die ins Blut gelangen“, erklärt Andreas Güntner, Postdoc in der Gruppe von ETH-Professor Sotiris Pratsinis. In den Lungenbläschen können diese Moleküle in die Atemluft übertreten, besonders die leichtflüchtigen unter ihnen. Das flüchtigste dieser Fettabbauprodukte ist Azeton. Güntner und seine Kollegen haben einen kleinen Gassensor entwickelt, der diesen Stoff misst. Ihr Sensor ist viel empfindlicher als bisherige Sensoren: er kann einzelne Azeton-Moleküle in hundert Millionen anderer Moleküle nachweisen. Außerdem misst der Sensor nur Azeton und nichts anderes; die weiteren über 800 bekannten flüchtigen Komponenten in der Atemluft beeinflussen die Messung nicht.
Große individuelle Unterschiede
In Zusammenarbeit mit Lungenspezialisten am Universitätsspital Zürich unter der Leitung von Malcolm Kohler, Professor und Direktor der Klinik für Pneumologie, überprüften die Wissenschaftler die Funktion des Sensors bei sporttreibenden Freiwilligen. Diese absolvierten eineinhalb Stunden Training auf einem Fahrradergometer mit zwei kurzen Pausen. In regelmäßigen Abständen ließen die Forschenden die Probanden in ein Röhrchen blasen, das mit dem Azeton-Sensor verbunden war.
„Wir konnten damit zeigen, dass sich der Azeton-Ausstoß in der Atemluft von Mensch zu Mensch stark unterscheidet“, sagt Güntner. Die frühere und mittlerweile überholte Lehrmeinung besagte, dass Sportreibende erst nach einer bestimmten Trainingszeit und Herzfrequenz beginnen, Fett zu verbrennen. In den Messungen der Zürcher Wissenschaftler setzte die Fettverbrennung bei einigen Probanden tatsächlich erst gegen Ende der eineinhalbstündigen Trainingseinheit ein. Bei anderen Freiwilligen zeigten die Messungen, dass ihr Körper schon viel früher Fett verbrennt.
Kontrollmessungen ergaben, dass die neue Messmethode gut übereinstimmt mit der Konzentration des Biomarkers Beta-Hydroxybutyrat im Blut der Probanden. Diese Blutanalyse ist eine der heutigen Standardmethoden, um den Fettabbau nachzuverfolgen.
Messtechnik muss noch verfeinert werden
Die Wissenschaftler wollen die Messtechnik jetzt soweit verfeinern, dass sie künftig mit Hilfe eines handlichen Geräts verwendet werden kann. „Damit können Sportler und Abnehmwillige individuell überprüfen, wann ihr Körper beginnt, Fett zu verbrennen, um so ihr Training zu optimieren», sagt Güntner.
Zugleich arbeiten die Wissenschaftler daran, Gassensoren für weitere medizinisch interessante Moleküle in der Atemluft zu entwickeln, darunter solche für Ammoniak, mit dem sich die Nierenfunktion überprüfen lässt, Isopren, um den Cholesterin-Stoffwechsel zu untersuchen, und verschiedene Aldehyde für die Früherkennung von Lungenkrebs.