Wann können H₂-Tests sinnvoll eingesetzt werden?

Kommentar zu:

Sinnvoller und unsinniger Einsatz von H2-Atemtests

Use and abuse of hydrogen breath tests

Zusammenfassung

H₂-Atemtests sind weit verbreitet, um die Pathophysiologie funktioneller Magen-Darm-Störungen zu erforschen. Bakterielle Überwucherung des Dünndarms und Kohlenhydratmalabsorption sind Störungen, die von diesen Tests aufgedeckt werden und von denen angenommen wird, dass sie z. B. für das irritable Kolon von großer Bedeutung sind. Allerdings führten entsprechende Studien zu unterschiedlichen Ergebnissen, und die Schlüsse, die daraus gezogen wurden, sind höchst kontrovers. Die Tests werden auch im klinischen Alltag großzügig eingesetzt, wobei Schwierigkeiten hinsichtlich der Interpretation bestehen und manchmal falsche Schlussfolgerungen gezogen werden. Der Artikel befasst sich mit den Grenzen und Fallstricken dieser Tests und kann hoffentlich dazu beitragen, dass in Zukunft an die Stelle des gelegentlichen Fehleinsatzes dieser Tests der korrekte klinische und wissenschaftliche Umgang mit ihnen tritt.

Gut 2006; 55: 297 - 303

Die Mehrzahl der Symptome bei Magen-Darm-Krankheiten kann nicht durch strukturelle (anatomische) oder biochemische Veränderungen erklärt werden. Viele dieser Symptome sind unspezifisch und treten bei verschiedenen Störungen auf; man spricht von funktionellen gastrointestinalen Erkrankungen, welche in den Rom-Kriterien klassifiziert worden sind [1] [2]. Die pathophysiologischen Mechanismen, welche diesen Störungen zu Grunde liegen, sind nur unvollständig bekannt. Um potenzielle pathophysiologische Mechanismen funktioneller Störungen zu eruieren, wurden in den letzten Jahren vielerorts Atemtests eingesetzt, mit denen verschiedene Störungen erfasst werden können, von der Kohlenhydrat- und Fettmalabsorption bis zur bakteriellen Überwucherung des Dünndarms [3] [4] [5]. Diese Tests sind aber indirekte Untersuchungen und mit gewissen Nachteilen und mit Fallstricken verbunden. Hier soll näher auf den H₂-Atemtest eingegangen werden, der vorwiegend bei Kohlenhydratmalabsorption, aber auch zur Erfassung von bakterieller Überwucherung des Dünndarms verwendet wird.

Prinzip. H₂-Atemtests basieren auf der Beobachtung, dass H₂ immer ein Produkt von bakteriellem Metabolismus sein muss, weil der menschliche Körper kein H₂ produzieren kann. Können Patienten Kohlenhydrate nicht verdauen oder aufnehmen, gelangen diese ins Kolon, wo durch die bakterielle Fermentation H₂ entsteht. Durch den Einsatz spezifischer Substrate (Kohlenhydrate) kann die H₂-Produktion von Bakterien stimuliert und die H₂-Konzentration im Atem gemessen werden. Der H₂-Atemtest wird mit verschiedenen Mono- und Disacchariden durchgeführt (Lactose, Sucrose, Maltose, Fructose, Glucose, Lactulose). Wenn Störungen bei der Verdauung dieser Kohlenhydrate vorliegen, gelangen die nicht verdauten und nicht absorbierten Zucker ins Kolon, wo sie von Bakterien unter Produktion von H₂ metabolisiert werden. Dabei wird die H₂-Konzentration in der Ausatmungsluft in regelmäßigen Zeitintervallen (alle 10 - 15 min) nach Verabreichung des jeweiligen Mono- oder Disaccharids gemessen.

Lactosetest. Der einzige wichtige klinische H₂-Atemtest ist der Lactosetest zum Nachweis einer primären oder sekundären Lactoseintoleranz (Abb. [1]). Er wird üblicherweise beim nüchternen Patienten durchgeführt (nach mindestens 10 h Fasten) nach Einhalten einer Diät mit geringem Fasergehalt. Rauchen erhöht die H₂-Konzentration, sportliche Aktivität erniedrigt die H₂-Konzentration in der Atemluft; beides ist deshalb vor und während des Tests nicht erlaubt. Die Nüchtern-H₂-Konzentration liegt unter physiologischen Bedingungen unter 10 ppm. Ein positiver Atemtest liegt bei einem Anstieg von mindestens 10 ppm über Basalwert vor, doch werten viele Kliniken erst einen Anstieg von 20 ppm über basal als eindeutig pathologisch.

Abb. 1 Prinzip des Lactose-Atemtests. Nach Entnahme einer Nüchtern-Atemprobe werden dem Patienten 2 g Lactose pro kg Körpergewicht verabreicht (maximal 50 g Lactose). Die H₂-Konzentration wird in der Folge in der Atemluft in regelmäßigen Intervallen gemessen. Fehlt das Enzym Lactase, kann die Lactose nicht gespalten und resorbiert werden und gelangt unverdaut in den Dickdarm, wo sie unter H₂-Produktion metabolisiert wird.

Bakterielle Überwucherung und Transitstudien. H₂-Atemtests werden auch zum Nachweis einer bakteriellen Dünndarmüberwucherung oder für Transitstudien eingesetzt. Diese Anwendung hat aus meiner Sicht keine klinische Bedeutung. Bei der bakteriellen Überwucherung ist der Dünndarm mit Bakterien überwuchert (üblicherweise ist die Bakterienmenge im Dünndarm gering), die Zuckerarten werden von den dort anwesenden Bakterien unter Produktion von H₂ metabolisiert. Bei den Transitstudien wird ein synthetischer, nicht resorbierbarer Zucker eingesetzt (z. B. Lactulose), welcher bei der Ankunft im Dickdarm unter Produktion von H₂ metabolisiert wird. Das Zeitintervall zwischen Zuckereinnahme und H₂-Anstieg in der Ausatmungsluft ergibt die Transitzeit in Minuten.

Der Glucose-Atemtest wird vielerorts ebenfalls zum Nachweis einer bakteriellen Überwucherung eingesetzt. Glucose wird unter physiologischen Bedingungen im oberen Dünndarm vollständig resorbiert; bei Anwesenheit von Bakterien im Dünndarm wird die Glucose teilweise unter Produktion von H₂ metabolisiert. Der Glucose-Atemtest ist aber anfällig für Störungen. Seine Sensitivität und Spezifität werden in der Literatur sehr variabel angegeben. Er bietet keine eigentlichen Vorteile, hat jedoch verschiedene Nachteile gegenüber anderen Testverfahren und hat demzufolge keine klinische Bedeutung.

Fehlerquellen. Der H₂-Atemtest hängt von der Anwesenheit von H₂-produzierenden Bakterien ab. In der westlichen Welt haben 5 - 15% der Bevölkerung keine H₂-produzierenden Bakterien in ihrer Darmflora; die Folge davon können falsch negative Testresultate sein. Es gibt mehrere andere potenzielle Fehlerquellen: Kohlenhydratmalabsorption bei Patienten mit chronischer Pankreatitis und bei Zöliakie mit falsch positiven Testresultaten, Störungen der gastrointestinalen Motilität (gestörte Magenentleerung) mit falsch negativen Testresultaten. Falsch positive Testresultate können auch durch orale bakterielle Flora erzeugt werden oder durch eine faserreiche Kost am Vortag des Tests.

Fazit. Die Arbeit von Simren und Stotzer gibt eine ausgezeichnete Übersicht über die verschiedenen H₂-Tests. Die Vorteile der Tests sind evident: Sie sind einfach und sicher; wir haben damit ein einfaches Testinstrument zur Verfügung, um spezifische pathophysiologische Mechanismen von gewissen Symptomen zu prüfen. Die Tests haben aber eine ganze Reihe von Einschränkungen, und der Anwender solcher Tests muss diese kennen, um vernünftige Interpretationen der Testresultate vornehmen zu können.

Literatur

• 1 Talley N J, Stanghellini V, Heading R C. et al . Functional gastroduodenal disorders.  Gut. 1999;  45 (Suppl 2) 37-42
• 2 Thompson W G, Longstreth G F, Drossman D A. et al . Functional bowel disorders and functional abdominal pain.  Gut. 1999;  45 (Suppl 2) 43-47
• 3 Rumessen J J, Gudmand-Hoyer E. Functional bowel disease: malabsorption and abdominal distress after ingestion of fructose, sorbitol, and fructose-sorbitol mixtures.  Gastroenterology. 1988;  95 694-700
• 4 Fernandez-Banares F, Esteve-Pardo M, de Leon R. et al . Sugar malabsorption in functional bowel disease: clinical implications.  Am J Gastroenterol. 1993;  88 2044-2050
• 5 Levitt M D. Production and excretion of hydrogen gas in man.  N Engl J Med. 1969;  281 122-127