头颈部鳞状细胞癌的呼气甲烷和氢的比例改变

全世界每年报告超过65万头颈部鳞状细胞癌的新病例，尽管治疗取得进展，但预后不佳。粘膜头颈部鳞状细胞癌子系统包括鼻腔、口腔、口咽、鼻咽、下咽和喉部。头颈部鳞状细胞癌被描述为一种“生活方式癌症”，吸烟和饮酒是主要的相关危险因素。然而，暴露于高危类型的人乳头瘤病毒（HPV）最近被描述为这种疾病的关键危险因素。据推测，口腔和大肠中的局部微生物变化与宿主免疫功能的变化有关，从而导致全身炎症和癌变的发生。

肠道微生物群是一个复杂的微有机体集合，与代谢活动、营养、生理和免疫功能直接相关。微生物失调被定义为肠道微生物组的组成、负荷和功能的变化，并与从胃肠道疾病到癌症风险和癌症病因的病理学有关。化疗药物的有效性和不良事件特征取决于肠道微生物。因此，能够实时准确测量大肠发酵能力的紧急、非侵入性技术可能具有未来的临床意义。

大肠中微生物碳水化合物发酵的主要副产物包括水、氢、甲烷和短链脂肪酸（SCFA）以及其他各种气体。大肠中碳水化合物发酵产物的变化以前被用作肠道微生物失调的替代标志物。此外，体外研究表明，大肠中产生的SCFAs对头颈癌具有保护作用。

大肠中微生物发酵产物的测量主要集中在粪便SCFA，作为微生物功能和组成的静态标记物。然而，这种方法只能提供关于微生物活性变化的静态“瞬间”信息。呼出的氢气和甲烷以前曾被研究作为大便发酵状态的非侵入性实时替代标记物，这些呼出的化合物的变化与结直肠癌和功能性胃肠疾病有关。呼气挥发性有机化合物（VOC）作为头颈部鳞状细胞癌的非侵入性生物标志物，最近也得到了广泛的应用。

在先前确定为头颈部鳞状细胞癌鉴别的呼吸VOCs中有SCFAs，这表明头颈部鳞状细胞癌患者大肠中微生物发酵模式的变化可能反映在呼吸中。为了确定呼出气中氢或甲烷浓度如何在头颈部鳞状细胞癌中改变、呼气中氢、甲烷和SCFA的排泄特征，澳大利弗林德斯医疗中心耳鼻咽喉头颈外科、弗林德斯大学医学与公共卫生学院外科学、阿德莱德妇幼医院呼吸和睡眠医学部三个单位的研究人员进行了一个新诊断癌症患者的大队列和人口统计学匹配的对照组的对比实验。他们用氢和甲烷呼气试验这种无创的方法检查头颈部鳞状细胞癌患者的呼气中的化合物与肠道细菌碳水化合物发酵。从疑似头颈部鳞状细胞癌活检程序的患者身上采集禁食呼吸样本，放入3升FlexFoil PLUS袋中。使用Syft选择的离子流管质谱仪和Quintron呼出气体分析仪对样品进行分析。对多重插补进行双尾非参数显著性检验。在74例经组织学确诊为头颈部鳞状细胞癌的患者和61例对照组的呼气样本进行分析。癌症组和非癌症对照组的呼气中的甲烷对氢的比例有显著性差异（p=0.0440）。这一比率随着肿瘤分期而增加，在头颈部鳞状细胞癌患者中，T1和T4肿瘤之间的呼气中甲烷对氢的比例也有显著差异（p=0.0259）。吸烟者对照组的氢含量显著高于非吸烟者（p=0.0129），无吸烟依赖性甲烷变化。各组间短链脂肪酸含量无差异。在头颈部鳞状细胞癌患者的呼出气中可以检测到肠道碳水化合物发酵的代谢产物。这些发现表明，头颈部鳞状细胞癌患者的肠道碳水化合物发酵特征发生了改变，这种改变与肿瘤分期和吸烟状况有关。这项研究发表在2020年9月14日的《科学报告》上。关于头颈部癌症和肠道菌群失衡是因果关系还是共病，以及肠道产甲烷菌在其中起到的作用还有待进一步研究。