Handliches Gerät für zu Hause Atemtest soll Fettverbrennung im Körper messen
Forschende der ETH Zürich haben ein tragbares Gerät entwickelt, das Veränderungen des Stoffwechsels nach Sport, Mahlzeiten und beim Fasten erfasst. Erste Tests zeigen eine hohe Messgenauigkeit - allerdings bislang nur bei zwölf gesunden Erwachsenen.
Einmal kräftig pusten - und nach nicht einmal zwei Minuten zeigt eine App, ob der Körper gerade Fett verbrennt. Forschende der ETH Zürich haben ein handliches Atemanalysegerät entwickelt, das dafür Aceton in der Ausatemluft misst. Der Sensor könnte es ermöglichen, Veränderungen des Stoffwechsels künftig zu Hause zu verfolgen, statt dafür aufwendige Laborgeräte zu benötigen.
Die Studie ist im Fachjournal "Device" erschienen. Das Team testete das Gerät an zwölf gesunden Erwachsenen zwischen 20 und 37 Jahren. Insgesamt verglichen die Forschenden 312 Atemproben mit Messungen eines Massenspektrometers, einem hochpräzisen Laborverfahren. Dabei erfasste das tragbare Gerät nach Angaben des Forschungsteams Aceton-Konzentrationen zwischen 0,2 und 45 Teilchen pro Million und stimmte eng mit der Referenzmethode überein.
Aceton entsteht, wenn der Körper seine Energie verstärkt aus Fett gewinnt. Bei geringer Verfügbarkeit von Kohlenhydraten baut die Leber Fettsäuren ab und bildet sogenannte Ketonkörper. Einer davon zerfällt teilweise zu flüchtigem Aceton, das über die Lunge ausgeatmet wird. Je höher dessen Konzentration, desto stärker hat sich der Stoffwechsel in Richtung Fettverwertung verschoben.
Ergebnis nach etwa 90 Sekunden
"Wenn wir diese Information Patientinnen und Patienten zugänglich machen wollen, müssen wir die bisherigen Technologien in kompakte und benutzerfreundliche Geräte verkleinern", erklärt Studienleiter Andreas Güntner von der ETH Zürich. Rund zehn Jahre habe sein Team an der Technik gearbeitet. Anders als bisherige einfache Atemtester soll der neue Sensor auch geringe Aceton-Mengen zuverlässig erfassen.
Bei der Messung führt nach Angaben der Forschenden eine Smartphone-App die Nutzer durch das Ausatmen und zeigt an, wie kräftig und wie lange sie pusten müssen. Das soll gewährleisten, dass stets vergleichbare Luft aus dem tiefen Bereich der Lunge analysiert wird. Das Gerät filtert demnach auch mögliche Störstoffe heraus und kann ungeeignete Atemproben oder verunreinigte Umgebungsluft zurückweisen. Nach etwa 90 Sekunden liegt das Ergebnis vor.
Für den Praxistest beobachteten die Forschenden den Stoffwechsel unter verschiedenen Bedingungen: nach leichtem und intensivem Sport, nach kohlenhydrat- oder fettreichen Mahlzeiten sowie beim Fasten. Nach einer leichten Belastung und einer kohlenhydratreichen Mahlzeit blieb der Aceton-Wert niedrig. Nach intensivem Training stieg er dagegen während der Erholungsphase deutlich an - ein Hinweis darauf, dass der Körper stärker auf Fettreserven zurückgriff.
"Können selbst kleinste Unterschiede sichtbar machen"
Was die Teilnehmenden anschließend aßen, spiegelte sich ebenfalls in der Atemluft wider. Nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit sank der Aceton-Wert wieder, nach einer fettreichen Mahlzeit blieb er erhöht. Beim weiteren Fasten stieg er weiter an. "Wir können damit selbst kleine Unterschiede im Fettstoffwechsel sichtbar machen", sagt Erstautorin Simone Hersberger.
Auffällig waren die großen Unterschiede zwischen einzelnen Personen. Nach demselben Trainings- und Ernährungsprogramm erreichten manche Teilnehmende deutlich höhere Aceton-Werte als andere. Mögliche Gründe sind dem Forschungsteam zufolge Unterschiede bei Fitness, Kohlenhydratspeichern und Stoffwechsel. Gerade solche individuellen Reaktionen könnten helfen, Trainings-, Ernährungs- oder Fastenprogramme künftig gezielter anzupassen.
Aber: Das Gerät zeigt nicht unmittelbar, wie viele Gramm Körperfett jemand verbrennt. Ein hoher Atemwert bedeutet nicht automatisch, dass eine Person abnimmt: Dafür bleibt die gesamte Energiebilanz entscheidend. Die Studie prüfte zudem nur die technische Messgenauigkeit und kurzfristige Stoffwechselreaktionen - nicht, ob das Gerät hilft, langfristig Gewicht zu reduzieren oder Krankheiten besser zu behandeln.
Weitere Studien nötig
Hinzu kommt die kleine und wenig vielfältige Stichprobe: Untersucht wurden lediglich zwölf junge, gesunde und normalgewichtige Erwachsene. Größere klinische Studien müssen daher zeigen, wie zuverlässig und nützlich das Verfahren bei älteren Menschen und Patienten mit Stoffwechselerkrankungen ist. Zwei Studienautoren sind zudem Anteilseigner des ETH-Spin-offs Alivion, das den Atemtester inzwischen unter dem Namen "Nutrion" vermarktet.
Der neue Sensor ist somit noch kein belegtes Abnehmwerkzeug. Er zeigt aber, dass sich feine Stoffwechselveränderungen mit einem einzigen Atemzug außerhalb des Labors erfassen lassen. "Wir bewegen uns auf Gesundheitslösungen zu, für die man künftig nicht mehr ins Krankenhaus gehen muss", sagt Güntner. Ob aus dem Atemtestgerät tatsächlich ein medizinisch hilfreicher Begleiter wird, müssen nun unabhängige und größere Untersuchungen klären.