In den letzten Jahren hat die Forschung immer deutlicher gezeigt, welche große Rolle die Verdauung sowie die Darmbakterien für die menschliche Gesundheit spielen. “Früher mussten wir uns auf Kotproben oder Operationen verlassen, um Mikroben im Darm zu untersuchen und zu analysieren”, sagt Co-Autor Kourosh Kalantar-Zadeh von der RMIT University in Melbourne. “Aber das bedeutete, sie zu messen, wenn sie zu diesem Zeitpunkt keine echte Spiegelung der mikrobiellen Systeme im Darm mehr sind. Unsere Kapsel soll nun eine nicht-invasive Methode zur Messung der Mikrobiomaktivität bieten”, erklärt Kalantar-Zadeh.
Hightech-Kapseln auf Forschungsreisen
Bei der Entwicklung der Forscher handelt es sich um eine Kapsel von der Größe einer dicken Vitamintablette. In ihr steckt Hightech: Gassensoren, ein Temperatursensor, ein kleiner Computer (Mikrocontroller), Batterien und ein Radiofrequenzsender, der die gewonnen Daten an ein Mobiltelefon senden kann.
Durch einen Pilotversuch mit sechs gesunden Freiwilligen konnten die Forscher zeigen, dass das Konzept funktioniert: Die eingenommenen Sensoren waren in der Lage, Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlendioxid zu erfassen, während die Sonden den Darm der Probanden durchwanderten. Auch die Übertragung der gewonnenen Daten an die getragenen Empfänger klappte. Die Gaskonzentrationsprofile spiegelten die Gase wider, die von der mikrobiellen Gemeinschaft des Darms während der Nahrungsmittelfermentierung erzeugt wurden. Anhand der Daten konnten die Forscher erkennen, ob die Probanden eine Kost mit wenig oder viel Ballaststoffen zu sich genommen hatten.
Überraschende Befunde
Wie sie berichten, lieferten die Sonden auch überraschende Ergebnisse, denen man nun nachgehen könnte: Die Daten legen nahe, dass der menschliche Magen ein Oxidationsmittel verwendet, um Fremdkörper zu bekämpfen. “Wir fanden heraus, dass der Magen oxidierende Chemikalien freisetzt, um Fremdbestandteile, die länger im Magen bleiben, abzubauen und zu bekämpfen”, sagt Kalantar-Zadeh. “Dies könnte ein Magenschutzsystem gegen Fremdkörper darstellen. Über einen solchen Immunmechanismus wurde nie zuvor berichtet”, so der Forscher.
Eine weitere unerwartete Feststellung im Rahmen der Tests der Sonden war, dass der Dickdarm Sauerstoff enthalten kann. “Die Versuche zeigten, dass bei einer extrem ballaststoffreichen Diät hohe Konzentrationen von Sauerstoff im Dickdarm vorhanden sind”, sagt Kalantar-Zadeh. “Dies widerspricht der bisherigen Annahme, dass der Dickdarm immer sauerstofffrei ist.” Solche Informationen könnten helfen, die Entstehungsprozesse beispielsweise bei Darmkrebs weiter aufzuklären, sagen die Forscher.
Sie haben nun Kontakt zu einem Partner aus der Industrie aufgenommen, um die Sensoren in größerer Stückzahl herzustellen und auf den Markt zu bringen. “Dies wird zu einer Phase-II-Studie an Menschen führen und dazu beitragen, dieses sichere und revolutionäre Darmmonitoring- und Diagnosegerät bald in die Hände von Patienten und medizinischen Fachkräften zu geben”, hofft Co-Autor Kyle Berean von der RMIT University in Melbourne.
