Wenn Dr. Nicole Maison am „Dr. von Haunerschen Kinderspital“ in München ihre wöchentliche Asthmasprechstunde abhält, sieht sie dort häufig Kinder wie den fünfjährigen Jonas (Anm.: Name von der Redaktion geändert). Der Junge leidet an wiederkehrenden Episoden einer heftigen Bronchitis. Nachts schnürt sie ihm manchmal fast die Luft ab, dann atmet er pfeifend und kann vor Angst kaum schlafen. Seine Hausärztin hat ihn an die Klinik überwiesen, um abzuklären, ob Jonas Asthmatiker ist oder die Entzündungen seiner Bronchien viral bedingt sind. Asthma ist die chronische Entzündung einer überempfindlichen Bronchialschleimhaut. Es verengt die tiefen Atemwege und behindert das Ausatmen. „Asthma hat viele unterschiedliche Ursachen und Verläufe“, sagt Nicole Maison. „Eine sorgfältige Diagnose ist notwendig, um die beste Behandlung zu wählen.“ Jonas ist gerade alt genug für eine solche Diagnostik.

Jüngere Kinder sind noch zu unreif für Lungenfunktionstests, die ihr Atemvolumen und ihren Atmungswiderstand erfassen. Bevor sie Jonas diesen Tests unterzieht, befragt Nicole Maison dessen Eltern nach der Krankengeschichte des Kindes und der Familie. Dann hört sie das Kind gründlich ab und prüft, ob sein Brustkorb eventuell verformt ist. Sie nimmt ihm Blut ab, das im Labor auf Entzündungsmarker untersucht wird. Weiterhin wird ein Röntgenbild gemacht und die Menge des Stickstoffmonoxids (NO), das Jonas möglicherweise ausatmet, gemessen. Das Gas wird von allergisch entzündeten Bronchialzellen gebildet.

Zusammen mit Maison hat Holz bei der Untersuchung des Atems von 142 Kindern aus der ALLIANCE-Kohorte (siehe Kasten) jüngst herausgefunden, dass der Atem von Asthmakranken deutlich mehr Naphthalin und andere Schadstoffe enthält als der von Gesunden. „Die VOC-Analyse verrät uns also etwas über die Lebensumstände der Kinder“, so Holz. Bisher seien solche Zusammenhänge nur aus globalen Übersichtsstudien bekannt, ergänzt Maison. Daraus wisse man etwa, dass Kinder, die weniger als 100 Meter von einer vielbefahrenen Straße entfernt wohnen, dreimal häufiger an Asthma erkranken als solche, deren Zuhause mehr als 400 Meter davon entfernt liegt. „Im Breathom sehen wir dagegen die Belastung jedes einzelnen Kindes.“ Zwei Jahre nach der ersten Messung war diese Belastung immer noch vergleichbar hoch, die VOC-Profile waren reproduzierbar. Naphthalin lagert sich im Fettgewebe ein, aus dem es kontinuierlich abgeatmet wird. Das unterscheidet es von hochflüchtigen Gasen, von denen die Lunge sich rasch wieder befreit. Bevor diese experimentellen Erkenntnisse in die klinische Asthmadiagnostik eingehen, müssen sie validiert werden. Dazu werden sie mit Analysen der Luft abgeglichen, von der die Kinder, die viel Naphthalin, Toluol oder Benzol ausatmen, in ihrer Wohnung und an ihrem Wohnort umgeben sind. „Dann könnten wir einfache Geräte entwickeln, die uns innerhalb von zehn Minuten sagen, ob ein bestimmter Schadstoff in der Atemluft erhöht ist, so wie es sie für NO längst gibt.“

Bisher ist die Analyse des gesamten Spektrums ausgeatmeter VOCs mithilfe der Gaschromatographie-Massenspektrometrie, die jede einzelne flüchtige Substanz anhand ihrer Ladung und Masse bestimmt, ein sehr teures Verfahren. Als Alternative werden elektronische Nasen erforscht. Das sind Sensoren, die das Gesamtsignal aller VOCs interpretieren wie unser Gehirn einen Geruch – mit Algorithmen, die Muster erkennen. Ihnen steht Holz kritisch gegenüber: „Eine elektronische Nase erkennt nicht, wenn sie Mist misst.“ An einer apparativ aufwendigen Forschung, die einzelne VOCs als Krankheitsmarker identifiziert und validiert, führe kein Weg vorbei. Er sei der festen Überzeugung, dass dies zum Erfolg führen und den Sprung in eine spezifische Sensorik ermöglichen werde. Dank eines neuen „Receivers“ zum Sammeln von Atem nähere sich die VOC-Forschung derzeit einer Standardisierung ihrer Ansätze an. Und dank des Datenschatzes der ALLIANCE-Kohorte könne sie besser denn je technisch-experimentelle Ergebnisse mit individuellen Krankengeschichten verknüpfen.