Sorbit-Atemgastest (Sorbitmalabsorption): der Weg im Körper

Sorbit-Atemgastest (Sorbitmalabsorption) ist Teil des Weges „Gärung im Darm und Atemgase“. Diese Seite zeigt den ganzen Weg; die Station von Sorbit-Atemgastest (Sorbitmalabsorption) ist hervorgehoben.

Hier steht dieser Laborwert: Sorbit — Zuckeralkohol aus Obst. Sorbit ist ein Zuckeralkohol aus Steinobst und Süßungsmitteln. Einen eigenen Transporter gibt es im Dünndarm nicht; nur ein Teil gelangt langsam hindurch und wird in der Leber von der Sorbitdehydrogenase zu Fruktose umgebaut. Quelle 9, 11, 10

Kurz erklärt

Wasserstoff (H₂) und Methan (CH₄) sind Gase, die nicht der Mensch, sondern Mikroorganismen im Darm bilden. Sie entstehen, wenn Bakterien unverdaute Zucker ohne Sauerstoff abbauen, und gelangen über Blut und Lunge in die Atemluft. Wird H₂ verbraucht, läuft die Gärung weiter.

11 Stationen · 11 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Stärke und Zucker → Einfachzucker Amylase, Laktase Die Amylase der Bauchspeicheldrüse zerlegt Stärke. Enzyme am Bürstensaum des Dünndarms, darunter die Laktase, spalten die Zweifachzucker in Einfachzucker. Erst als Einfachzucker können sie aufgenommen werden. Quelle 1↑ liefert Erst als Einfachzucker sind Glucose, Galactose und Fructose aufnahmefähig. Die Spaltung am Bürstensaum entscheidet, ob ein Zucker im Dünndarm verwertet wird oder weiterwandert. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Liegen mehr Einfachzucker im Dünndarm vor, als die Transporter aufnehmen, bleiben sie gelöst im Darm und binden osmotisch Wasser.

zu wenig — Arbeitet ein spaltendes Enzym wie die Laktase wenig, entstehen weniger Einfachzucker; der ungespaltene Zweifachzucker gelangt in den Dickdarm zur Gärung.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 5
Einfachzucker → Aufnahme ins Blut SGLT1, GLUT5 Transportproteine wie SGLT1 und GLUT5 schleusen die Einfachzucker durch die Darmwand ins Blut. Was hier nicht aufgenommen wird, wandert weiter. Ist die Kapazität der Transporter überschritten, bleibt Zucker im Darm. Quelle 1↑ liefert SGLT1 nimmt Glucose und Galactose zusammen mit Natrium auf, GLUT5 Fructose entlang des Gefälles; GLUT2 gibt sie ins Blut ab. Was so aufgenommen wird, dient dem Körper als Brennstoff und erreicht die Bakterien nicht. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist die Kapazität von GLUT5 überschritten, bleibt Fructose im Darm, zieht osmotisch Wasser an und gelangt in den Dickdarm.

zu wenig — Nehmen die Transporter wenig auf, gelangt ein größerer Teil der Zucker in den Dickdarm und steht dort den Bakterien zur Gärung bereit.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 5
Unverdaute Zucker → Bakterielle Gärung · Darmbakterien Bakterien bauen die Zucker ohne Sauerstoff ab. Das geschieht vor allem im Dickdarm; leben mehr Bakterien im Dünndarm, beginnt die Gärung schon dort. Dabei entstehen Fettsäuren als Brennstoff und Gase als Nebenprodukt. Quelle 5, 4↕ beides, je nach Menge Die Gärung liefert kurzkettige Fettsäuren als Energie für Darm und Körper und Gase als Nebenprodukt. Wie viel von beidem entsteht, hängt von der Zuckermenge und von den beteiligten Bakterien ab. gesicherte Physiologie Quelle 5, 2, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Läuft viel Gärung zugleich, sammelt sich mehr Gas im Darm; beginnt sie schon im Dünndarm, steigen Wasserstoff und Methan in der Atemluft früher an.

zu wenig — Läuft wenig Gärung ab, entstehen weniger kurzkettige Fettsäuren und weniger Gase; mehr Ballaststoffe verlassen den Darm unverändert.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 5
Bakterielle Gärung → Kurzkettige Fettsäuren Der Hauptteil der Gärung endet in kurzkettigen Fettsäuren. Die Darmschleimhaut nimmt sie auf; Butyrat dient den Darmzellen selbst als Brennstoff. Propionat nutzt die Leber zur Glucosebildung. Quelle 2↑ liefert Kurzkettige Fettsäuren sind Brennstoff: Butyrat versorgt die Darmzellen, Propionat dient der Leber zur Glucosebildung, Acetat gelangt in den Kreislauf. Zudem wirken sie als Signalstoffe an eigenen Rezeptoren. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entstehen viele kurzkettige Fettsäuren, nimmt die Darmschleimhaut mehr davon auf; Leber und übrige Gewebe verwerten den Teil, den die Darmzellen nicht verbrauchen.

zu wenig — Entstehen wenig kurzkettige Fettsäuren, steht den Darmzellen weniger Butyrat als Brennstoff zur Verfügung, und weniger Acetat und Propionat erreichen die Leber.

gesicherte Physiologie · Quelle 2
Bakterielle Gärung → Wasserstoff H₂ Hydrogenasen Bei der Gärung bleiben Elektronen übrig. Enzyme namens Hydrogenasen geben sie als Wasserstoffgas ab – Menschen selbst bilden kein H₂. Staut sich Wasserstoff, bremst er die Gärung. Quelle 3, 6↕ beides, je nach Menge Damit die Gärung weiterläuft, muss Wasserstoff abgeführt werden: Staut er sich, bremst er die Hydrogenasen. Andere Mikroorganismen verbrauchen ihn und halten so die Gärung in Gang. gesicherte Physiologie Quelle 6, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Wasserstoff im Darm, verlangsamt sich die Gärung, und ein größerer Teil geht ins Blut und in die Atemluft über oder verlässt den Darm als Gas.

zu wenig — Ist wenig Wasserstoff da, haben Methanbildner, Acetatbildner und Sulfatreduzierer weniger Ausgangsstoff; die Gärung selbst läuft dann ungebremst.

gesicherte Physiologie · Quelle 6, 5
Wasserstoff H₂ → Methan CH₄ Methyl-CoM-Reduktase · Archaeen, CO₂ Methanbildende Archaeen, etwa Methanobrevibacter smithii, verbrauchen den Wasserstoff und setzen ihn mit CO₂ zu Methan um. Andere Bakterien nutzen H₂ für Acetat oder Sulfid. Der Verbrauch von H₂ hält die Gärung in Gang. Quelle 3, 6↓ zehrt Methanbildner verbrauchen Wasserstoff: Aus vier H₂ und einem CO₂ entsteht ein Methan. So nimmt die Gasmenge ab, und die Gärung kann weiterlaufen. gesicherte Physiologie Quelle 3, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bilden Archaeen viel Methan, wird mehr Wasserstoff verbraucht; in der Atemluft steigt dann Methan, während Wasserstoff niedriger ausfällt.

zu wenig — Leben wenig Methanbildner im Darm, übernehmen andere Mikroorganismen den Wasserstoff, oder er bleibt als H₂ erhalten und erscheint in der Atemluft.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 3
Wasserstoff H₂ → Gase im Blut Ein Teil beider Gase geht durch die Darmwand ins Blut. Der Rest verlässt den Körper als Darmgas. Das Blut trägt die Gase unverändert zur Lunge. Quelle 5↑ liefert Das Blut trägt die Gase unverändert zur Lunge, wo sie abgegeben werden. Wie viel übertritt, hängt davon ab, wie viel Gas im Darm entsteht und wie lange es dort bleibt. gesicherte Physiologie Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht viel Gas im Darm, geht auch mehr davon ins Blut über und erreicht die Lunge.

zu wenig — Entsteht wenig Gas oder verbrauchen Mikroorganismen es rasch, gelangt wenig davon ins Blut.

gesicherte Physiologie · Quelle 5, 3
Methan CH₄ → Gase im Blut Ein Teil beider Gase geht durch die Darmwand ins Blut. Der Rest verlässt den Körper als Darmgas. Das Blut trägt die Gase unverändert zur Lunge. Quelle 5↑ liefert Das Blut trägt die Gase unverändert zur Lunge, wo sie abgegeben werden. Wie viel übertritt, hängt davon ab, wie viel Gas im Darm entsteht und wie lange es dort bleibt. gesicherte Physiologie Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht viel Gas im Darm, geht auch mehr davon ins Blut über und erreicht die Lunge.

zu wenig — Entsteht wenig Gas oder verbrauchen Mikroorganismen es rasch, gelangt wenig davon ins Blut.

gesicherte Physiologie · Quelle 5, 3
Gase im Blut → Ausatemluft In der Lunge treten die Gase in die Atemluft über. Der Atemtest misst H₂ und CH₄ nach einer festgelegten Zuckerportion in regelmäßigen Abständen. Wird Wasserstoff zu Methan umgesetzt, fällt er in der Atemluft geringer aus. Quelle 4↓ zehrt Die Lunge führt die Gase mit jedem Atemzug ab. Ihr Gehalt in der Atemluft bildet so die Gasbildung im Darm in den Stunden nach einer Zuckerportion ab. gesicherte Physiologie Quelle 4, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Gas gebildet, steigt sein Gehalt in der Atemluft; der Zeitpunkt des Anstiegs hängt davon ab, wie schnell der Zucker auf Bakterien trifft.

zu wenig — Entsteht wenig Wasserstoff oder wird er rasch zu Methan umgesetzt, bleibt sein Gehalt in der Atemluft niedrig, auch wenn Zucker vergoren wird; deshalb misst der Test beide Gase.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 5

Weitere Stationen

Stärke und Zucker — aus der Nahrung Kohlenhydrate kommen als lange Ketten (Stärke) oder als Zweifachzucker wie Milchzucker und Haushaltszucker auf den Teller. Was der Dünndarm nicht zerlegt, wird später zum Futter der Bakterien. Quelle 1↑ liefert Kohlenhydrate liefern die Zucker, die der Dünndarm aufnehmen kann, sobald sie in Einfachzucker zerlegt sind. Was sich dort nicht zerlegen lässt, bleibt im Darm und wird zum Ausgangsstoff der Gärung. gesicherte Physiologie Quelle 1, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Zucker auf einmal an, als Enzyme und Transporter in derselben Zeit verarbeiten, erreicht ein Teil davon unverdaut den Dickdarm und wird dort vergoren.

zu wenig — Kommen wenig vergärbare Kohlenhydrate an, haben die Darmbakterien weniger Ausgangsstoff, und es entstehen weniger Gase und kurzkettige Fettsäuren.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 5
Unverdaute Zucker — gelangen in den Dickdarm Ballaststoffe und nicht gespaltene Zucker erreichen den Dickdarm. Dort leben die meisten Darmbakterien. Sie sind der Ausgangsstoff der Gärung. Quelle 5, 2↑ liefert Ballaststoffe und unverdaute Zucker sind die Nahrung der Dickdarmbakterien. Je mehr davon ankommt, desto mehr Gärprodukte entstehen: kurzkettige Fettsäuren und Gase. gesicherte Physiologie Quelle 5, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommen viele unverdaute Zucker an, ziehen sie osmotisch Wasser in den Darm, und die Gärung bildet mehr Gas.

zu wenig — Kommen wenig vergärbare Stoffe an, bilden die Bakterien weniger kurzkettige Fettsäuren, und die Darmzellen erhalten weniger Butyrat als Brennstoff.

gesicherte Physiologie · Quelle 5, 2
Sorbit — Zuckeralkohol aus Obst Sorbit ist ein Zuckeralkohol aus Steinobst und Süßungsmitteln. Einen eigenen Transporter gibt es im Dünndarm nicht; nur ein Teil gelangt langsam hindurch und wird in der Leber von der Sorbitdehydrogenase zu Fruktose umgebaut. Quelle 9, 11, 10↑ liefert Der nicht aufgenommene Teil hält im Darm osmotisch Wasser fest und erreicht den Dickdarm, wo Bakterien ihn zu Gasen und kurzkettigen Fettsäuren vergären. gesicherte Physiologie Quelle 9, 11
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Sorbit an, als langsam aufgenommen werden kann, bleibt mehr im Darm: Er bindet mehr Wasser, und im Dickdarm entsteht mehr Wasserstoff.

zu wenig — Kommt wenig Sorbit an, wird ein größerer Teil davon aufgenommen, und im Dickdarm entsteht kaum Gas daraus.

gesicherte Physiologie · Quelle 9, 11

Cofaktoren dieses Weges

Nickel — Metall im Coenzym F430 der Methyl-CoM-Reduktase, mit der Archaeen Methan bilden; ohne F430 kein Methan Quelle 7
Eisen — Metall in den Hydrogenasen, mit denen Bakterien Elektronen als H₂ abgeben; so fließen Elektronen ab Quelle 6
NAD⁺ — Elektronenträger der Gärung; Bakterien geben die Elektronen aus NADH teils als H₂ ab; so wird NAD⁺ wieder frei Quelle 6
Natrium — Treibt den Transporter SGLT1 an, der Glucose und Galactose in die Darmzelle bringt; Natrium zieht den Zucker mit Quelle 1Im ORY-Katalog als Laborwert: Natrium (intrazellulär)
Calcium — Gebundenes Ion der α-Amylase, die Stärke im Dünndarm zerlegt und hält ihre Form stabil Quelle 8Im ORY-Katalog als Laborwert: Calcium (intrazellulär)
Chlorid — Gebundenes Ion nahe dem aktiven Zentrum der α-Amylase und aktiviert sie Quelle 8

Quellen

Drozdowski LA, Thomson AB. Intestinal sugar transport. World J Gastroenterol 2006 · PubMed 16586532
den Besten G, van Eunen K, Groen AK et al. The role of short-chain fatty acids in the interplay between diet, gut microbiota, and host energy metabolism. J Lipid Res 2013 · PubMed 23821742
Smith NW, Shorten PR, Altermann EH et al. Hydrogen cross-feeders of the human gastrointestinal tract. Gut Microbes 2019 · PubMed 30563420
Rezaie A, Buresi M, Lembo A et al. Hydrogen and Methane-Based Breath Testing in Gastrointestinal Disorders: The North American Consensus. Am J Gastroenterol 2017 · PubMed 28323273
Di Stefano M, Mengoli C, Bergonzi M et al. Hydrogen breath test and intestinal gas production. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2013 · PubMed 24443066
Carbonero F, Benefiel AC, Gaskins HR. Contributions of the microbial hydrogen economy to colonic homeostasis. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2012 · PubMed 22585131
Thauer RK. Methyl (Alkyl)-Coenzyme M Reductases: Nickel F-430-Containing Enzymes Involved in Anaerobic Methane Formation and in Anaerobic Oxidation of Methane or of Short Chain Alkanes. Biochemistry 2019 · PubMed 30951290
Brayer GD, Luo Y, Withers SG. The structure of human pancreatic alpha-amylase at 1.8 A resolution and comparisons with related enzymes. Protein Sci 1995 · PubMed 8528071
Lenhart A, Chey WD. A Systematic Review of the Effects of Polyols on Gastrointestinal Health and Irritable Bowel Syndrome. Adv Nutr 2017 · PubMed 28710145
El-Kabbani O, Darmanin C, Chung RP. Sorbitol dehydrogenase: structure, function and ligand design. Curr Med Chem 2004 · PubMed 14965227
Montalto M, Gallo A, Ojetti V et al. Fructose, trehalose and sorbitol malabsorption. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2013 · PubMed 24443064

Ganzer Weg: Gärung im Darm und Atemgase