Forscher entwickeln Atemtest für Lungentuberkulose

Albuquerque – Ein Atemtest, der die für Mykobakterien spezifische Metabolisierung des Wirkstoffs Isoniazid ausnutzt, hat in einer Studie in Nature Communications (2014; 5: 4989) eine Lungentuberkulose bei Mäusen diagnostiziert und dabei sogar eine grobe Abschätzung der Bakterienlast ermöglicht.

Das Tuberkulostatikum Isoniazid wird in Mykobakterien durch das Enzym Catalase-Peroxidase (katG) in seine wirksame Form metabolisiert. Als Nebenprodukt entsteht (über einen Zwischenschritt) Azowasserstoff. Dieser zerfällt unter Freisetzung von Stickstoff, der über die Lunge abgeatmet wird. Um den Stickstoff von den übrigen Atemgasen zu trennen, hat das Team um Graham Timmin von der Universität von New Mexico in Albuquerque Isoniazidmoleküle mit Stickstoff-15 versehen. Das Isotop kommt in der Atmosphäre kaum vor. Für den Atemtest wurde er mit einem speziellen Massen­spektrometer nachgewiesen.

Da das Enzym katG spezifisch für Mykobakterien ist und im menschlichen Körper und den meisten anderen Bakterien nicht vorkommt, könnte ein positiver Atemtest die Diagnose einer Tuberkulose anzeigen. Nur bei einer Isoniazid-Resistenz, die zumeist auf Mutationen im katG-Gen beruht, würde er negativ ausfallen. Timmin hat den Test zunächst in Zellkulturen untersucht.

Das Stickstoff-15-Isotop wurde von den Mykobakterien immer dann an die Umgebungs­luft abgegeben, wenn sie mit dem markierten Tuberkulostatikum behandelt wurden. Danach führte das Team Atemtests bei Mäusen durch, deren Lungen zuvor mit Myko­bakterien in zwei unterschiedlichen Mengen („colony-forming unit“ CFU) infiziert worden waren. Bereits fünf bis zehn Minuten nach der Behandlung mit Isoniazid war Stickstoff-15 in der Atemluft der Tiere nachweisbar. Die Konzentration stieg dabei mit der CFU an.

Der Test könnte einer Sputumdiagnose überlegen sein, da alle in den Lunge vorhandenen Erreger das Stickstoff-15-Molekül freisetzten, während bei der Sputumuntersuchung nur selektiv die Sekrete untersucht werden, die der Patient durch Abhusten nach außen befördert. Ob der Atemtest tatsächlich die Sensitivität der derzeitigen Untersuchungen übertrifft, muss jetzt durch klinische Tests nachgewiesen werden. Da Stickstoff-15 nicht radioaktiv ist, dürften sich keine Sicherheitsprobleme ergeben.

rme