Sich ein Livebild aus dem Innern des menschlichen Darms zu machen, gelingt bislang nur, indem ein fotografisches Kamerasystem in den Darm eindringt. Man kann auch die Atemluft messen oder Ausscheidungen analysieren, um etwas über die Darmgesundheit herauszufinden. Keine Methode aber ist bislang in der Lage, die chemischen Prozesse vor Ort im Verdauungstrakt zu messen und gleichzeitig zu lokalisieren.

Forscherinnen und Forscher um Kourosh Kalantar-Zadeh von der RMIT University in Melbourne haben jetzt eine schluckbare Kapsel entwickelt, die während des Transportes durch den Magen-Darm-Trakt verschiedene Gase messen kann. Die Wissenschaftler erhoffen sich von ihrer Technologie revolutionäre Erkenntnisse, mit denen sich Darmerkrankungen diagnostizieren und verhindern lassen. Die ersten Ergebnisse der Forscher direkt an Menschen stellen sie im aktuellen Fachmagazin "Nature Electronics" vor. Die Erforschung des Darms mit seiner Bakterienwelt boomt seit über zehn Jahren, aber trotzdem steckt sie immer noch in den Kinderschuhen.

Dafür haben sechs Männer beziehungsweise Frauen eine zylindrische Kapsel mit 2,5 Zentimeter Länge und 1 Zentimeter Durchmesser geschluckt. Bestückt ist der Behälter von der Größe eines Bonbons im Innern mit Gassensoren für Wasserstoff, Kohlendioxid und Sauerstoff. Diese Stoffe entstehen durch die Arbeit der Darmbakterien bei der Nährstoffverwertung. Während der mehrstündigen Reise durch den Darm messen die Sensoren die jeweiligen Gase und übermitteln die Werte an ein Mobiltelefon, bis die Kapsel auf natürlichem Weg wieder ausgeschieden wird. Die Studien wurden mit ballaststoffarmer und ballaststoffreicher Ernährung durchgeführt, um Unterschiede der Gasproduktion feststellen zu können. So konnten die Forscher den genauen Beginn und Ort der Lebensmittelverdauung im Darm in Echtzeit verfolgen. Das sei eine effektivere Methode, um die Mikrobiomaktivität zu messen, als die Fäkaluntersuchung. Denn die hatte im Vergleich mit der Gasmessung im Darm keine Unterschiede in der Ernährung der Versuchsteilnehmer gezeigt.

Verschluckbare Kapseln werden schon seit 2001 eingesetzt, bislang allerdings nur mit einer integrierten Videokamera. Einziges Risiko sei ein Steckenbleiben an unbekannten Engpässen, was in weniger als einem Prozent der Untersuchungen passiert. Die Studienteilnehmer bevorzugten dabei einen weißen Überzug statt einer transparenten Hülle. Es war ihnen wohl doch unheimlich, die Elektronik und die Batterien zu sehen, die sie verschlucken sollten.

Ein überraschendes Ergebnis hat Studienleiter Kalantar-Zadeh schon jetzt verkündet. Er mutmaßt, ein potenziell neues Immunsystem entdeckt zu haben; so würden im menschlichen Darm bislang unvermutete oxidierende Chemikalien freisetzt. Sie dienen dazu, fremde Stoffe, die länger als üblich im Magen bleiben, zu bekämpfen und abzubauen. "Dies könnte ein Magenschutzsystem sein, über dessen Immunmechanismus noch nie zuvor berichtet wurde."

Grundsätzlich böten die Kapseln, indem sie die Gase vor Ort messen, eine Möglichkeit, die Wirkung von Diäten und medizinischen Nahrungsergänzungsmitteln zu überprüfen, auch um dann individualisierte Diäten entwickeln zu können. Dennoch sei weitere Forschung nötig – dann mit einer höheren Anzahl an Versuchsteilnehmern.