基于氢和甲烷的胃肠道疾病呼气实验：北美共识（三）

Ali Rezaie等

实施呼气实验

1、我们建议呼气实验中正确的乳果糖剂量为10 g，溶于一杯水或随后喝一杯水。

2、我们建议呼气实验用葡萄糖的正确剂量为75g，溶于一杯水或随后喝一杯水。

3、我们建议呼气实验所需的乳果糖的正确剂量为25 g，溶于一杯水或随后喝一杯水。

4、我们建议呼气实验用果糖的正确剂量为25g，溶于一杯水或随后喝一杯水。

5、我们建议果糖和乳果糖呼气实验应至少进行3小时。

6、我们建议在进行乳果糖或果糖呼气实验之前，应排除细菌过度生长的可能性。

7、我们推荐在呼气实验中同时测量氢气、甲烷和二氧化碳。

在进行乳果糖呼气实验测定小肠细菌过度生长时，大多数研究使用10 g（11、12、72）的剂量。更高剂量会增加肠道转运时间加快的风险，这可能会影响试验数据（57）。

关于葡萄糖呼气实验，有50 g（10,73,74）和75–100 g（11,15,41,75）不同剂量。尚未进行50 g、75 g或100 g的对比研究。根据世界卫生组织（76）的建议，75克的剂量用于糖尿病患者的口服葡萄糖测试；因此，从实际角度来看，75克的剂量比较便宜，更容易为呼气实验中心获得，并且可以提供足量的碳水化合物底物。

在乳果糖和果糖不耐受的受试者中，未吸收的底物被结肠细菌（62）发酵，导致诸如气体、肿胀和腹痛等症状。乳果糖吸收不良的症状通常发生在摄入6-12克乳果糖（120-240毫升牛奶）（77-79）后。虽然已经有实验用高剂量乳果糖（≥50 g）做乳果糖呼气实验（80），但25 g（相当于500 ml牛奶）在正常食用范围内，是推荐剂量。

乳果糖的吸收依赖于乳果糖酶，果糖通过葡萄糖/果糖转运蛋白5（GLUT-5）转运蛋白介导的促进性扩散的方式被吸收。然而，这种被动吸收系统很容易被过量的果糖所压倒。Rao等人（67）表明，健康人有能力吸收高达25 g果糖，而80%的受试者在使用50 g果糖进行测试时，有证据表明果糖吸收不良，没有症状。因此，果糖呼气实验的推荐剂量为25g。

文献中关于评估碳水化合物吸收障碍所需的研究时间存在显著差异，范围为2至5小时（83）。碳水化合物吸收不良呼气实验的原理是由结肠细菌群发酵未被吸收的底物，因此必须留出足够的时间让底物到达结肠并进行代谢。Rao等人（67）报告称，对于异常果糖呼气实验，达到气体峰值浓度的平均时间为77分钟（范围=30–180分钟），因此表明180分钟足以检测到结肠发酵。用于评估小肠细菌过度生长的葡萄糖和乳果糖呼气试验的时间可限制在两小时内，因此委员会认为，90分钟内氢含量升高≥20 p.p.m.，作为阳性试验提示存在小肠细菌过度生长的理想标准。

    需要注意的是，在存在小肠细菌过度生长的情况下，果糖和乳果糖过早地暴露在小肠细菌成分过多的环境中，这将导致早期发酵和呼出气体的升高（36,64,84,85）。因此，在进行碳水化合物吸收不良呼气实验之前，应考虑进行乳果糖或葡萄糖呼气实验以排除小肠细菌过度生长，以尽量减少假阳性结果。

所有呼气实验应包括测量CO 2（或O2），以调整呼气样本的非肺泡稀释度（86）。同时还需要测量甲烷。人类肠道中的大多数产甲烷古细菌（包括史氏甲烷短杆菌）利用氢生成甲烷，可能影响氢的测量值（87）。肠道中的氢营养型产甲烷菌（包括史氏甲烷短杆菌）利用4摩尔的氢和1摩尔的二氧化碳产生1摩尔的甲烷（参考文献88,89）。有人认为，通过以这种方式清除相邻微生物产生的氢（“下沉效应”）（88），史氏甲烷短杆菌和其他利用氢的产甲烷菌可以增加相邻微生物的多糖发酵。在产生过量甲烷的人群中，氢产量早期升高的检测率显著下降（87）。总的来说，考虑到甲烷与胃肠道症状以及甲烷与产氢的相互作用的重要性，所有呼气实验都应综合测量甲烷。应该注意的是，检测甲烷可能会增加呼气实验的成本，因为便携式气相色谱仪不能测量甲烷。

呼气实验结果解释

1、我们建议，在试验期间，氢含量比基线水平升高20 p.p.m.应被视为果糖和乳果糖呼气实验阳性。

2、我们建议，在获得更好的数据之前，出于临床和研究目的，在90分钟内氢含量从基线水平上升到大于20 p.p.m.应被视为SIBO的阳性试验。

3、我们建议呼气实验诊断小肠细菌过度生长不需要有两个峰值。

4、在获得进一步数据之前，我们建议在呼气实验中，甲烷升高大于或等于10 p.p.m.的水平就可以认为是甲烷阳性。

与欧洲共识声明（1,18）相似，基于目前的证据，我们建议使用高于或等于基线20 p.p.m.的阈值作为乳果糖呼气实验的阳性的标准（1）。试验应至少进行3小时，以确保能检测到结肠发酵。根据Rao等人(67)的研究结果，我们建议用同样的标准来解释果糖呼气实验，这表明氢的上升总是在试验的3小时内发生。果糖呼气实验中症状的发展价值尚不清楚，需要做进一步评估（67,90）。

Erdogan等人（91）评估了150例患者中葡萄糖呼气试验（75 g葡萄糖）检测小肠细菌过度生长的最佳阈值，并将其与十二指肠抽吸物和培养物（均在≥10³和≥10⁵ c.f.u./ml）做相关性比较。在10³（32 vs.42%）和10⁵ c.f.u./ml（48 vs.64%）小肠液培养的生长水平时，呼气实验的敏感性用氢升高20 p.p.m做阈值低于用12 p.p.m。在细菌培养生长≥10³（90 vs.81%）和≥10⁵ c.f.u./ml（86%vs.78%）时，用氢升高20 p.p.m做阈值特异性高于用12 p.p.m。George等人（92）比较740例胃轻瘫患者在摄入乳果糖后90分钟内氢升高于基线20 p.p.m.的效用与双氢峰（20 p.p.m.第二峰前基线10 p.p.m.的第一峰）的效用。只有当氢升高比基线水平高出20p.p.m.时与腹胀、餐后腹胀和早期腹胀感的严重程度相关。最近，对15,000多个乳果糖呼气实验的评估表明，氢的中位数和平均数的产气量不会导致双峰（93）。我们建议在氢呼气实验中使用高于或等于基线20 p.p.m.的浓度来诊断小肠细菌过度生长。根据现有的证据，不能用双峰诊断小肠细菌过度生长，双峰标准没有有效性。

氢呼气基线水平>20 p.p.m.的呼气实验解释不清楚。需要进一步的研究来阐明这是由于禁食不到位，还是事实上代表一种小肠细菌过度生长。对于不产生甲烷和只产生不变的低浓度氢的呼气实验的解释尚不清楚。这种呼气实验被认为是由于大量的产生硫化氢的细菌，这些细菌不能用现有的气相色谱装置检测到（94）。需要进一步的研究来阐明这种模式的重要性。

关于产生大量甲烷的最佳标准尚不明确。在呼气实验中，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，而在呼气实验期间甲烷的上升没有氢气那么剧烈（63,93）。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≥10p.p.m，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%（63）。

许多市场上销售的气相色谱仪器的灵敏度阈值为3 p.p.m.，因此可以认为这是阳性的最低值（95）。使用氢浓度升高>20 p.p.m.和>甲烷升高5 p.p.m.的组合做为标准，呼气实验的敏感性在≥10³（42%）水平低于≥10 ⁵ c.f.u./ml（56%），而特异性在≥10³（85%）高于≥10⁵ c.f.u./ml（78%）（91）。在获得进一步的数据之前，我们建议使用大于或等于10 p.p.m.的阈值作为甲烷的阳性标准。

知识差距

除了上述共识声明外，委员会还确定了以下呼气实验知识和技术方面的差距：

-缺乏有效的诊断小肠细菌过度生长的金标准实验。

-缺乏能够从小肠各部分获得无菌和厌氧抽吸物的技术。

-整合深度测序技术进一步评估小肠细菌过度生长患者的细菌多样性。

-呼气实验的最佳乳果糖剂量以及最佳测试时间。

-儿科人群中各种底物剂量的测定。

-呼气实验结果与种族、种族、年龄和性别相关的评估。

-益生元/益生菌对氢和甲烷生产影响的测定。

-测定可吸收和不可吸收抗生素对呼气实验结果的影响程度。

-确定呼气实验在治疗后评估小肠细菌过度生长的作用。

-确定不产甲烷氢值固定模式（即扁平线）的原因。

-尽管禁食和坚持试验前饮食，但测定基线氢水平升高的意义。

-呼气实验期间呼气实验取样的最佳时间间隔的确定。

-研究以确定世界不同地区的不同饮食是否会影响不同呼气实验的结果，以及是否需要建立一个通用的标准化的呼气实验前的饮食。

-开发能够检测呼出气中硫化氢的气相色谱仪，作为肠道微生物群产生的另一种潜在重要气体。

-其他底物消化不良的重要性及其在呼气实验中的应用，如菊糖和蔗糖。

-将来需要评估呼气挥发性有机化合物（VOC）与肠道微生物群和氢/甲烷水平的关系。

讨论

呼气实验仍然是一个有用的，廉价的，简单的，安全的诊断胃肠病的工具。采用循证方法，就26项陈述达成共识，为临床实践和研究中的呼气实验的适应症、检查前的准备、检查方法和解释提供实际指导。此外，提出目前的知识缺口以指出未来的研究方向。与以前的指南相比，这些共识声明是根据最新的文献进行更新的，并提供了关于呼气实验前药物治疗方案、底物剂量、已确定的适应症、局限性和基于氢气和甲烷气体的结果解释的详细和明确的建议。

虽然还存在未解决的问题，而且还存在需要进一步澄清的挑战，但希望这些共识声明在使用呼气实验方面形成一致性，从而改进和优化患者护理。

确认

我们衷心感谢Gillian Barlow博士和Kathleen S.Chua女士的重要贡献。