氢和甲烷呼气试验的应用：检测小肠细菌过度生长
检测小肠细菌过度生长
小肠细菌过度生长顾名思义就是指小肠里细菌过多，超过正常生理状态应该有的数量。英文文献常用的名称是small intestinal bacterial overgrowth （SIBO），偶有使用small bowel bacterial overgrowth （SBBO）。在很多关于肠道微生物（gut microbiota, 或gut microbiome）、肠道菌群失衡（gut Dysbiosis）所涉及的内容是小肠细菌过度生长。美国自然医学医生Steven Sandberg-Lewis和Allison Siebecker在2015年的《Townsend Letter, the Examiner of Alternative Medicine》发表了题为“SIBO: Dysbiosis Has A New Name（小肠细菌过度生长：肠道菌群失衡的新名字）”的文章,解释了很多肠道菌群失衡的研究，实际是小肠细菌过度生长。
关于小肠细菌过度生长的诊断，传统的“金标准”是吸取小肠液（多为十二指肠液或空肠近端液）做细菌培养。把每毫升小肠液超过10的5次方个菌落形成单位（CFU）定义为小肠细菌过度生长。在2017年发布的《北美共识》把标准改为每毫升小肠液超过10的3次方个菌落形成单位（CFU）定义为小肠细菌过度生长。但是，《北美共识》不建议使用小肠液细菌培养诊断小肠细菌过度生长，在呼气试验的适应症部分提出目前的小肠液细菌培养技术不适合于评估小肠细菌过度生长。《北美共识》建议使用氢和甲烷呼气试验诊断小肠细菌过度生长。诊断的标准是对于小肠细菌过度生长，在葡萄糖或乳果糖呼气试验期间，90分钟内氢含量升高≥20 ppm被认为是阳性的。甲烷浓度≥10 ppm被认为是甲烷阳性。之后，在2020年发表的《临床指南》继承了《北美共识》的标准。
氢和甲烷呼气试验之所以可以用于诊断小肠细菌过度生长的基本原理在于，正常情况下，小肠内的细菌很少，每毫升小肠液少于10的3次方个菌落形成单位。正常情况，小肠内没有产甲烷菌，产甲烷菌主要定居在结肠，特别是降结肠。在摄入碳水化合物后，小肠细菌产生的氢气很少。当发生小肠细菌过度生长时，由于细菌数量增加，产生的氢气也随之增加。正常情况，小肠没有产甲烷菌，如果有产甲烷菌存在，还会产生甲烷。根据《北美共识》和《临床指南》建议的标准，当达到或超过这个标准时，就可以诊断为小肠细菌过度生长。小肠细菌过度生长，特别是慢性小肠细菌过度生长会严重影响患者对营养状况，如细菌会与人竞争营养物质，消耗碳水化合物。细菌的代谢产物如肉毒素和氢气等会促进小肠蠕动加快和腹泻，对孕妇甚至导致早产。小肠细菌过度生长减少小肠对营养物质的利用，造成吸收不良，长久以往会导致营养不良和一些肠道外疾病。因此，小肠细菌过度生长对临床营养有重要意义，本书将会有一个章节介绍关于小肠细菌过度生长和营养关系的研究。
氢和甲烷呼气试验在国外临床上应用广泛。在分析呼出气中存在肠道细菌对碳水化合物代谢的气体成分的基础上，可以发展出对各种含有碳水化合物饮食的消化和吸收进行研究的快速无创检查方法。在已经发表的研究中，有的采用氢呼气试验，有的采用氢和甲烷呼气试验。由于大约有三分之一的人肠道，特别是结肠存在产甲烷菌，产甲烷菌会消耗4个摩尔的氢分子产生一个摩尔的甲烷分子，能大量消耗氢气，在这些人如果仅采用氢呼气试验，可能检测不到结肠氢气升高，有可能出现假阴性结果。在分析这些单纯氢呼气试验的研究结果时需要考虑存在假阴性的可能性。
《北美共识》中提出关于产生大量甲烷的最佳标准尚不明确。在呼气试验中，甲烷和氢气的生成模式不同。与氢不同，甲烷生成过多的受试者在基线时会导致甲烷水平升高，而在呼气试验期间甲烷的上升没有氢气那么剧烈。因此，不建议对甲烷使用与氢相同的阈值。近年来研究表明，甲烷的空腹水平≥5和≥10 ppm，可预测甲烷过量生成，特异性分别为99.7%和100%，敏感性分别为96.1%和86.4%。
《临床指南》提出尽管甲烷越来越重要和被认可，但它在小肠细菌过度生长框架中造成了一个命名问题。对于甲烷，实验过程中任何一点的浓度≥10 ppm表示产甲烷菌定殖。然而，产甲烷菌不是“细菌”，而是属于古菌的范畴，也可能在结肠中过度生长，而不仅仅是小肠。因此，《临床指南》提出了一个新的术语，肠道产甲烷菌过度生长（Intestinal Methanogen Overgrowth, IMO），用于产甲烷菌而不是小肠细菌过度生长。
关于产甲烷菌对人体健康和疾病的意义目前还缺少研究，现有的研究表明甲烷可能与便秘和肥胖存在关系。《北美共识》中建议把呼气甲烷用于评估便秘和肠道蠕动缓慢。
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