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1.1. Das Wesen der 13 C–Atemtests
Zunächst auf klinische Untersuchungen an Kindern und Schwangeren fokussiert, bei denen
die Risiken der Anwendung radioaktiver Isotope besonders groß sind, haben 13 C–Atemtests
heute die früher üblichen 14 C–Atemtests fast völlig verdrängt.
Fast alle 13 C–Atemtests haben gemeinsam, daß dem Probanden morgens auf nüchternen Magen
eine bestimmte Menge eines 13 C–markierten Substrats (in der Regel oral) verabreicht
wird.
Wenn ein auf natürlichem Wege markiertes Substrat appliziert werden soll, sollte der Proband durch eine 3 bis 5
Tage währende Diät auf eine konstante, möglichst weit von der 13 C–Häufigkeit des Substrats entfernte 13 C–
Häufigkeit eingestellt werden. Wenn z. B. das Substrat aus C4–Pflanzen mit ihrem Hatch–Slack–Zyklus der
Photosynthese (Mais, Rohrzucker u. a.) hergestellt ist, sollte die Diät ausschließlich aus Nahrungsmitteln
bestehen, die aus C3–Pflanzen mit ihrem Calvin–Zyklus (Rübenzucker, Kartoffel, Weizen u. a.) und ihrem im
Vergleich mit C4–Pflanzen niedrigeren 13 C–Gehalt hergestellt sind.
Das Substrat enthält eine oder mehrere mit 13 C markierte funktionelle Gruppen, die im Organismus
des Probanden durch enzymatische Reaktionen (Oxidation, Decarboxylierung oder
Hydrolyse) abgespalten und direkt oder über Zwischenstufen in Form von CO2 mit der
Atemluft ausgeschieden werden. Gemessen wird der 13 C–Gehalt im CO2 der ausgeatmeten
Luft vor der Verabreichung des Substrats (zur Zeit t = 0) und zu bestimmten Zeiten t nach
diesem Ereignis.
Wenn die zu untersuchende biochemische Reaktion der für die Ausscheidung des CO2 mit der
Atemluft geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist, dann spiegelt der zeitliche Verlauf der
13 C–Häufigkeit im CO2 der ausgeatmeten Luft die aktuelle Stoffwechsellage des Probanden in
Bezug auf diese biochemische Reaktion wider.
Im einfachsten Falle genügt es, den 13 C–Gehalt in der Atemluft zur Zeit t = 0 und zu einer
einzigen Zeit t danach, etwa nach 20 oder 30 Minuten, zu messen und aus dem Anstieg des
13 C–Gehalts während der Zeit t auf das Vorliegen oder die Abwesenheit eines pathologischen
Zustands zu schließen. Als Beispiel hierfür sei der Nachweis von Helicobacter pylori–Infektionen
mit Hilfe des 13 C–Harnstoff–Atemtests genannt, bislang das wichtigste Anwendungsfeld
von 13 C–Atemtests.
Bei vielen anderen Tests aber werden die 13 C–Gehalte a(t) einige bis viele Stunden lang in
Zeitabständen von 10 bis 30 Minuten gemessen und in einem a(t) versus t–Diagramm gegen
die Zeit t aufgetragen, wie das in Abb. 3 schematisch dargestellt ist. Dann lassen sich auch
quantitative Aussagen über solche Stoffwechsel–Parameter treffen wie Geschwindigkeitskonstanten
der Verdauung bzw. Absorption und der Spaltung des Substrats, Geschwindigkeitskoeffizienten
bzw. Halbwertzeiten der Magenentleerung oder Dauer der lag–Phase.
In einigen hundert Publikationen und Fachvorträgen über die Anwendung von 13 C–Atemtests
in der klinischen Forschung und Diagnostik ist der Nachweis geführt worden, daß solche
Tests tiefere Einsichten in Stoffwechselprozesse gewähren und diagnostische Aussagen von
hoher Sensitivität und Spezifität über Erkrankungen des Magen–Darm–Trakts, der Leber, der
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