氢气和甲烷可以检查疾病

生物气体是医学和相关科学一个重要的分支，有望在未来为我们提供更有效的治疗干预、预防、康复和营养指导。近几十年来，我们对气体分子（包括一氧化氮、一氧化碳、氢、甲烷和硫化氢等）的认识有了异常迅速的增长，这些气体分子在生物系统中起着重要的作用。

肠道细菌分解食物产生氢气、甲烷和二氧化碳。当食物中的糖分在小肠中无法被吸收，从而可用于细菌发酵时，就会产生氢气，如果在肠道有产甲烷菌还会产生甲烷。根据氢气和甲烷与细菌和食物的这种关系，发展出用测量呼出气中氢气和甲烷的变化来了解肠道中细菌多少和位置，以及食物消化情况的检查方法，叫做氢和甲烷呼气试验。这个方法在临床医学中被广泛用于检测碳水化合物吸收不良、小肠细菌过度生长、肠道产甲烷菌过度生长、胃肠运动的速度和胃酸分泌。氢和甲烷呼气试验对多种疾病和亚健康诊断具有非常有益的作用，包括氧化应激、胃肠疾病、代谢紊乱、肠道微生态失衡等。由于氢和甲烷呼气试验具有无创性、安全性好等优点，近年来引起了人们的广泛关注。

1、检查食物消化

小肠是我们主要的消化食物和吸收营养的器官。消化食物需要消化酶。如果由于遗传因素使我们先天就缺少某种消化酶，如我们大多数人先天缺少消化乳糖的酶，少数人先天缺少消化果糖的酶，则我们就会出现乳糖或果糖消化不良。乳糖存在于奶和奶制品。果糖存在于各种天然的甜食品中。或者，由于某些疾病，使我们原有的酶分泌减少或丢失，就不能正常消化食物，也会引起消化不良。我们消化食物的酶主要来自胰腺，当胰腺发生疾病，如慢性胰腺炎，就会发生消化酶产生减少。慢性腹泻会加速排空小肠已经有的消化酶。这些都会造成消化不良。时间长了就会引起营养不良。

用氢和甲烷呼气试验检查食物消化不良的原理是当有消化不良时，小肠不能吸收的碳水化合物进入大肠，大肠的细菌，还有少数真菌，就会分解这些碳水化合物产生氢气和甲烷，呼出气中的氢气和甲烷也自然增加。根据大肠中氢和甲烷气体增加的情况就可以判断出存在小肠消化不良。

氢和甲烷呼气试验已被反复证明是乳糖酶缺乏症和其它多种碳水化合物消化不良最准确和易于检查的间接检测方法，已被广泛应用于研究饮食中各种碳水化合物的消化。包括原发性消化酶缺乏（如乳糖酶缺乏症、果糖酶缺乏和其他双单糖酶缺乏）和继发性消化酶缺乏（如由于胰腺疾病和慢性腹泻导致的消化酶缺乏等）。

2、检查胃肠活动

当有未被小肠吸收的碳水化合物进入大肠时，被大肠厌氧细菌迅速发酵，产生短链脂肪酸，释放二氧化碳和氢气。如果有产甲烷菌存在还会生成甲烷。大肠的细菌多于小肠，在大肠产生的氢和甲烷的量明显多于小肠。根据呼出气中出现大量氢和甲烷突然上升的时间，就可以知道吃的碳水化合物已经到达了大肠。在医学上把从进食开始到进入大肠的这段时间叫做口盲肠传输时间，简称口盲时间（OCTT）。因为检查是喝的是液体饮料，胃排空很快，这段时间主要发生在小肠，也有人不严格地把它为小肠转运时间。

虽然小肠的细菌很少，正常情况每毫升小肠液的细菌不超过1,000个。胃里的细菌更少，不仅数量少，种类也非常少，仅有如幽门螺杆菌等少数耐酸的细菌可以在胃里存活。所以，胃里产生的氢和甲烷很少，甚至可以忽略不计。小肠细菌也可以消化碳水化合物产生氢气和甲烷（如果有产甲烷菌存在）。我们还可以用氢和甲烷呼气试验的方法检查胃的活动，如检查胃轻瘫。从进食开始，到进入小肠的这段时间叫做胃排空时间。

年龄和很多疾病都可以使胃肠活动减弱，特别是衰弱老人、糖尿病、硬皮病（又叫多发性硬化症）、系统性红斑狼疮、类风湿关节炎等。还有，怀孕也是胃肠道活动减弱。胃肠活动减弱的一个后果的小肠细菌过度生长。小肠对未吸收的食物和细菌排空减慢，为细菌在小肠繁殖创造了条件，时间长了，超过正常的数量，便发生小肠细菌过度生长。

3、检查肠道菌群失衡

    肠道菌群失衡是当前医学和健康最受关注的研究领域之一。小肠细菌过度生长是最近才引起关注的一种特异质综合征，不仅有胃肠道症状，还可能引起很多肠道外器官的疾病，甚至多种自身免疫性疾病。可以认为小肠细菌过度生长是和疾病关系最密切的一种肠道菌群失衡。

    我们知道，因为小肠的主要功能是消化和吸收营养物质。小肠的吸收能力远远高于大肠，而防御能力有远远低于大肠。小肠的细菌也远远少于大肠。所以，一旦发生小肠细菌过度生长会引起，会引起一系列的健康问题。小肠的细菌多了，酵解碳水化合物产生的氢气和甲烷就会增加。通过测量呼出气中请氢和甲烷的含量就可以间接地诊断小肠细菌过度生长这种疾病。

    产甲烷菌是一种非常古老的生物，叫做古生菌。过去认为大约只有三分之一的人有。还认为产甲烷菌主要在大肠。现在发现，有产甲烷菌的人数远远高于三分之一，分子生物学检查报道甚至高达80%以上的人有，而且可能不止生成在大肠，也可能生存在小肠。美国胃肠学会中2020年发布的临床指南把在呼出气中甲烷含量超过百万分之十，既10ppm，叫做肠道产甲烷菌过度生长。目前，我们对产甲烷菌的作用还了解不多，只知道可能与便秘、肥胖有关。关于是不是与大肠癌有关还存在争议。另外，还有文献报道，甲烷可能也是一种气体信号分子，也有抗氧化的作用。还有待更多的研究揭示甲烷对人的影响。

用氢和甲烷呼气试验检查消化不良、小肠细菌过度生长和胃肠活动，所有这三种情况都可能引起许多症状，如腹痛、腹胀、气胀和腹泻。

4、检查胃酸分泌

    胃酸是盐酸，一种非常强的酸。胃酸对我们的健康非常重要，不仅可以杀灭大多数经口进入的微生物，还可以帮助分解食物中的蛋白质。如果胃酸减少就容易引起消化不良和小肠细菌过度生长。如果胃酸分泌过多，就可能造成胃和十二指肠溃疡，严重的还可能造成穿孔。

    镁粉和盐酸起化学反应生成氯化镁和氢气。国内外都有报道，给病人服用镁粉后测量呼出气的氢可以帮助判断胃酸产生的多少。

由于氢和甲烷呼气试验检查方法的无创、简便易行，适宜普及，且检查结果相对可靠。已经有多项国际标准建议在临床采用这个方法诊断消化不良和小肠细菌过度生长，以及肠道产甲烷菌过度生长。