Was geschieht mit Wasserstoffgas nach dem Einatmen? Aufnahme, Ausatmen und der H2, den dein Darm bereits produziert
Sobald Wasserstoffgas deine Lunge erreicht, gelangt es innerhalb weniger Augenblicke in den Blutkreislauf, wird kurze Zeit mit dem Blut transportiert und verlässt den Körper beim Ausatmen wieder über dieselben Lungen, weil es zu klein und chemisch zu reaktionsträge ist, um vom Körper gespeichert oder abgebaut zu werden. Das ist auch nichts, was nur bei einer Inhalationssitzung geschieht: Deine Darmbakterien produzieren ständig dasselbe Molekül als normales Nebenprodukt der Kohlenhydratverdauung, und es verlässt deinen Körper auf demselben Weg – über die Atemluft. Genau diesen gemeinsamen Ausscheidungsweg misst ein Wasserstoff-Atemtest.
- Wasserstoff passiert die Lunge aufgrund seiner Größe und chemischen Eigenschaften schnell, nicht aufgrund einer besonderen Art der Verabreichung – ein kleines, unpolares und schwer lösliches Gas diffundiert unabhängig von seiner Quelle schnell durch eine Membran.
- Es gibt keinen Speicherschritt. Wasserstoff wird weder verdaut noch verstoffwechselt oder zurückgehalten wie ein Nährstoff. Deshalb wird er durch die Atmung so lange wieder ausgeschieden, wie eine Quelle ihn zuführt.
- Dein Darm produziert bereits täglich Wasserstoffgas als normales Produkt der bakteriellen Fermentation. Ein Wasserstoff-Atemtest ist eigens darauf ausgelegt, es in deiner Ausatemluft nachzuweisen.
- ml/min und ppm messen unterschiedliche Dinge. Die Durchflussrate eines Geräts sagt nicht voraus, wie viel Wasserstoff im Blut oder in der Atemluft auftaucht. Deshalb lassen sich die beiden Werte nicht direkt miteinander vergleichen.
Welche Art von Gas du tatsächlich einatmest
Wasserstoff (H2) ist das kleinste und leichteste Molekül überhaupt. Da zwischen seinen beiden Atomen keine Ladungsverschiebung besteht, ist es unpolar. Diese beiden Eigenschaften bestimmen fast vollständig, wie es sich verhält, sobald es sich in deinem Körper befindet. Es löst sich nur schlecht in Wasser und Blut – eine gesättigte Lösung enthält unter normalen physiologischen Bedingungen lediglich etwa 0,8 mmol/L oder rund 1,6 ppm (Quelle: Molekularer Wasserstoff in der Behandlung von Lungenerkrankungen). Dieselbe Übersichtsarbeit beschreibt Wasserstoff als in Säugetierzellen generell inert: Er reagiert vor allem mit einer begrenzten Gruppe starker Oxidationsmittel und nicht mit den üblichen Bestandteilen der Zellchemie.
Diese Kombination – klein, unpolar und chemisch reaktionsträge – ist der Grund, warum Wasserstoff sich nicht wie ein Nährstoff verhält, den der Körper aufnimmt und verarbeitet, oder wie ein Medikament, das an einen Rezeptor bindet und verstoffwechselt wird. Er verhält sich eher wie ein Gas, das ein für den Gasaustausch geschaffenes System durchströmt – genau dafür sind die Lungen da.
Von der Nasenkanüle in den Blutkreislauf: Wie sich eingeatmeter Wasserstoff bewegt
Kleine, unpolare Moleküle passieren biologische Membranen mit sehr geringem Widerstand. Dieselbe Übersichtsarbeit stellt fest, dass Wasserstoff „Lungenzellen leicht und schnell erreichen und direkt auf die Lunge einwirken kann“ (Quelle: Molekularer Wasserstoff in der Behandlung von Lungenerkrankungen). In der Praxis bedeutet das, dass eingeatmeter Wasserstoff weder einen Verdauungsschritt noch einen Transportmechanismus braucht, um in den Blutkreislauf zu gelangen, wie es bei Nahrung der Fall ist. Er diffundiert direkt durch die dünne Membran, die die Luft in der Lunge vom Blut in den umliegenden Kapillaren trennt.
Da er unterwegs weder verstoffwechselt noch gespeichert wird, bildet sich zwischen den Sitzungen kein Wasserstoffreservoir in deinem Körper. Das Gas wird entweder durch fortlaufende Diffusion weitertransportiert – angetrieben durch den jeweiligen Konzentrationsunterschied zwischen der eingeatmeten Luft und deinem Blut – oder es ist nicht mehr vorhanden. Das unterscheidet sich deutlich von einem Nahrungsergänzungsmittel, das sich über Tage im Gewebe anreichert.
Warum „reiner“ und „gemischter“ Modus nichts daran ändern, wie sich der Wasserstoff selbst verhält
Inhalationsgeräte bieten häufig einen Modus mit reinem H2 und einen Modus mit einer Mischung aus H2 und O2 bei derselben Durchflussrate an. Dabei sollte klar sein, was sich durch diese Wahl tatsächlich ändert: welche anderen Stoffe den Wasserstoff bei einem Atemzug in die Lunge begleiten – reiner Wasserstoff oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff. Nicht verändert wird, wie das Wasserstoffmolekül selbst die Lunge passiert, sobald es dort angekommen ist. Das ist eine Einstellung des Geräts und seiner Ausgabe, kein Unterschied in der zugrunde liegenden Biologie.
Wie Wasserstoff den Körper verlässt: durch Ausatmen
Der Gasaustausch in der Lunge läuft ständig in beide Richtungen durch dieselbe Membran: Sauerstoff diffundiert hinein, Kohlendioxid diffundiert hinaus – bei jedem Atemzug. Ein kleines, schwer lösliches Gas wie Wasserstoff folgt demselben Weg in beide Richtungen. Sobald eine eingeatmete Quelle keinen neuen Wasserstoff mehr zuführt, kehrt sich das Konzentrationsgefälle, das ihn ins Blut gezogen hat, um. Dann transportiert dieselbe Diffusion, durch die er hineingelangt ist, ihn wieder hinaus – mit der Ausatemluft.
Dieser Artikel nennt für diesen Vorgang keine konkrete Ausscheidungszeit, weil keine der von uns geprüften Quellen sie bei eingeatmetem Wasserstoff für Menschen mit ausreichender Genauigkeit misst, um sie verantwortungsvoll anzugeben. Gut belegt ist der Mechanismus: Da es keinen Stoffwechselweg gibt, der Wasserstoff abbaut, und keinen Speicherort, an dem er zurückgehalten wird, verlässt er den Körper hauptsächlich über die Ausatemluft. Das entspricht seiner chemischen Trägheit und nicht irgendeinem gerätespezifischen Wert. Dieser gemeinsame Ausscheidungsweg – die Atemluft – erklärt auch, warum dasselbe Molekül als messbares Signal auftritt, wenn der Körper seinen eigenen Wasserstoff produziert. Darum geht es im nächsten Abschnitt.
Der Wasserstoff, den dein Darm bereits produziert – und wie wir wissen, dass er da ist
Im menschlichen Körper gibt es kein Enzym, das Wasserstoffgas produziert. Die einzige körpereigene Quelle ist die bakterielle Fermentation: Dabei bauen vor allem Darmbakterien Kohlenhydrate ab, die zuvor im Darm nicht vollständig verdaut oder aufgenommen wurden (Quelle: Wasserstoff-Atemtest, Wikipedia). Diese Fermentation findet bei den meisten Menschen die meiste Zeit zumindest in gewissem Umfang statt. Der dabei entstehende Wasserstoff diffundiert ins Blut und verlässt den Körper über die Atemluft – auf dem oben beschriebenen Weg. Ein Wasserstoff-Atemtest dient eigens dazu, dieses Signal nachzuweisen.
Der Test selbst ist unkompliziert: Zunächst wird im nüchternen Zustand eine Atemprobe als Ausgangswert genommen. Dann trinkt die getestete Person einen Testzucker – je nachdem, was untersucht wird, Laktulose, Laktose oder Fruktose – und anschließend werden in festgelegten Abständen erneut Atemproben genommen. Das geschieht typischerweise alle 15 bis 60 Minuten über einen Zeitraum von einer bis mehreren Stunden, abhängig vom jeweiligen Test. Ein Anstieg um ungefähr 20 ppm oder mehr gegenüber dem niedrigsten vorherigen Messwert wird im Allgemeinen als positives Ergebnis gewertet. Das bedeutet, dass irgendwo im untersuchten Bereich eine bakterielle Fermentation dieses Zuckers stattfindet (Quelle: Wasserstoff-Atemtest, Wikipedia).
Was ein positiver Atemtest tatsächlich misst
Ein positives Ergebnis zeigt einer Ärztin oder einem Arzt, dass Kohlenhydrate zu Darmbakterien gelangt sind, die sie zu Wasserstoff fermentieren können. Das ist hilfreich, um beispielsweise eine Kohlenhydratmalabsorption oder eine bakterielle Fehlbesiedlung des Dünndarms zu untersuchen. Es ist keine Aussage über eine Inhalationssitzung, ein Gerät oder irgendetwas, das du gekauft hast. Der Test ist ein Diagnoseinstrument, das auf einem biologischen Vorgang beruht, der in deinem Darm von selbst abläuft – unabhängig davon, ob du überhaupt Wasserstoff einatmest. Wenn du wissen möchtest, was ein solches Ergebnis für deine eigene Gesundheit bedeutet, solltest du das mit einer Ärztin oder einem Arzt besprechen. Dieser Artikel ist nicht dazu gedacht, es zu interpretieren.
Nicht jeder Darm produziert dasselbe Gas
Die Darmflora unterscheidet sich zwischen Menschen so stark, dass Wasserstoff nicht bei allen als Endprodukt entsteht. Ungefähr 35 % oder mehr der Menschen tragen Bakterien, die statt Wasserstoff oder zusätzlich dazu Methan produzieren. Bei einer kleineren Gruppe, den sogenannten „Non-Respondern“, steigt während des Tests keines der beiden Gase in messbarem Umfang in der Atemluft an (Quelle: Wasserstoff-Atemtest, Wikipedia). Der Unterschied hängt davon ab, welche Bakterienarten den jeweiligen Dickdarm besiedeln und dort fermentieren – nicht davon, ob die Verdauung eines Menschen normal funktioniert. Es ist ein Unterschied in der Zusammensetzung der mikrobiellen Darmgemeinschaft und für sich genommen kein Gesundheitsindikator.
Eingeatmeter Wasserstoff und Wasserstoff aus dem Darm: dasselbe Molekül, andere Quelle und Größenordnung
Aus chemischer Sicht gibt es keinen Unterschied zwischen Wasserstoff, der aus einer Kanüle stammt, und Wasserstoff, der im Dickdarm entstanden ist. Bei der Diffusion durch eine Membran spielt es keine Rolle, woher ein Gasmolekül kommt. Sobald sich beide in den Atemwegen oder im Blutkreislauf befinden, behandelt die Lunge sie gleich.
Der tatsächliche Unterschied zwischen beiden besteht darin, wie und zu welchem Zweck sie gemessen werden. Atemtests geben die in der Ausatemluft nachgewiesene Gaskonzentration in Teilen pro Million an. Dieser Konzentrationswert ist an ein bestimmtes Diagnoseverfahren gebunden. Bei Inhalationsgeräten wird die Durchflussrate in Millilitern pro Minute angegeben. Dieser Wert beschreibt die Ausgabe des Geräts, nicht die Konzentration in deinem Körper. Keiner der beiden Werte lässt sich in den anderen umrechnen. Eine höhere Angabe in ml/min bei einem Gerät sagt nicht aus, wie viel Wasserstoff in deinem Blut oder deiner Atemluft landet – sie beschreibt nur, wie viel Gas das Gerät pro Minute abgibt.
Die Größenordnung hilft, das einzuordnen. Ein ruhender Erwachsener bewegt beim normalen Atmen ungefähr 5 bis 8 Liter Luft pro Minute; bei leichter Aktivität steigt der Wert auf etwa 12 L/min (Quelle: Atemminutenvolumen, Wikipedia). Die Durchflussrate einer Inhalationssitzung – ob einige hundert Milliliter pro Minute oder ein Mehrfaches davon – kommt zusätzlich zu diesem kontinuierlichen Luftaustausch hinzu und ersetzt ihn nicht.
Was belegt ist – und was nicht
Alles, was oben beschrieben wurde – die Diffusion durch die Lungenmembran, die geringe Löslichkeit, die bakterielle Fermentation und der Atemtest, der sie nachweist –, ist gut dokumentierte Physiologie und Chemie. Es beantwortet die physikalische Frage, um die es in diesem Artikel geht: Was geschieht tatsächlich mit Wasserstoff, nachdem man ihn eingeatmet hat, und wie fügt sich der vom Darm produzierte Wasserstoff in dasselbe Bild ein?
Ob das Einatmen von Wasserstoff zu einem bestimmten gesundheitlichen Ergebnis führt, ist eine andere Frage als die, wie sich das Gas körperlich durch den Körper bewegt. Zu dieser Frage stellt dieser Artikel keine Behauptungen auf. Aktuelle Forschungsübersichten beschreiben die klinische Wirksamkeit der Wasserstofftherapie als noch nicht belegt; die optimale Dosierung und die Behandlungsziele seien weiterhin unklar (Quelle: Wasserstofftherapie, Wikipedia). Wenn du statt des hier behandelten Mechanismus einen umfassenderen Überblick über die Forschung suchst, geht der ausführliche Artikel darüber, was molekularer Wasserstoff ist näher darauf ein. Die andere Frage, wie lange in Wasser gelöster Wasserstoff bestehen bleibt – er verhält sich anders als eingeatmetes Gas –, wird separat in Wie lange Wasserstoff im Wasser bleibt behandelt.
Wenn man den Mechanismus kennt, ergeben die Zahlen eines Inhalationsgeräts als Gerätespezifikationen mehr Sinn denn als biologische Werte. Der Hydrion Zenith bietet sieben Leistungsstufen von 300 bis 1.800 ml/min. Jede ist mit reinem H2 oder einer Mischung aus H2 und O2 verfügbar. Diese Spanne gibt an, wie viel Gas das Gerät pro Minute abgibt – nicht, wie sich das mit dem vom Darm bereits produzierten Wasserstoff vergleichen lässt oder wie schnell einer der beiden über die Atemluft ausgeschieden wird.
Der Hydrion Titan geht noch weiter, bis zu 3.000 ml/min. Das ist schlicht ein höherer Wert derselben Angabe in ml/min und kein Beleg für eine andere biologische Wirkung. Wenn du wissen möchtest, welche Belüftung und welche sicheren Raumvolumina für eine Sitzung erforderlich sind, wird das in einem eigenen Artikel behandelt. Wenn du die Einheiten selbst – ml/min, LPM, PPM, PEM – erklärt haben möchtest, findest du die Informationen im Glossar zur Inhalation. Einen praktischen ersten Einblick in den Ablauf einer Sitzung bietet der Leitfaden für Einsteiger zur Wasserstoff-Inhalationstherapie.