氢和甲烷呼气实验检查小肠细菌过度生长的原理

氢气、甲烷和二氧化碳是肠腔内的重要气体。它们是肠道细菌酵解碳水化合物之后的代谢产物。因为人体不产生氢气和甲烷，检测呼出气中氢和甲烷是通过检测细菌的代谢产物间接了解细菌的一种检测方法。

通过给肠道细菌适量和适合的碳水化合物做为底物，临床普遍使用的是葡萄糖和乳果糖。葡萄糖的优点是灵敏性高，因为小肠可以吸收葡萄糖，所以，葡萄糖呼气实验无法检测到小肠远端的细菌，出现假阴性结果。乳果糖的灵敏度不让葡萄糖，人的肠道没有分解乳果糖的酶，小肠不能吸收，乳果糖可以全程通过小肠进入大肠，因此可以检测到全小肠的情况。另外，乳果糖还可以检测到口盲时间，和结直肠产甲烷菌的情况。更重要的是，乳果糖对糖尿病患者安全。因此，临床上普遍采用乳果糖呼气实验检查小肠细菌过度生长。

当底物到达小肠，小肠的细菌酵解底物产生氢气和二氧化碳等气体和其它代谢产物。如果有产甲烷菌存在，会消耗氢气和二氧化碳产生甲烷，如果有硫酸盐还原菌存在，也会消耗氢生产硫化氢。小肠产生的这些气体有一部分通过肠粘膜进入血液循环，随血液到达肺泡的呼吸屏障，通过气体交换呼出体外。

当喝入底物后，按照一定的时间间隔采集呼气样本，分析气体中氢气和甲烷的含量。不同的研究使用不同的时间间隔。“北美共识”建议，每间隔20分钟取样一次。根据氢和甲烷在不同时间点的数值判断细菌所在的位置和多少。对大多数人在喝底物后20或30分钟至90或120分钟的时间段为小肠段。如果在小肠段的氢和甲烷达到阳性诊断标准就可以诊断为小肠细菌过度生长阳性。

2、氢和甲烷呼气实验的特点

氢和甲烷呼气实验检查方法与其他方法相比有很多优点，如无创、安全、操作简单、易于解读检查结果等，因此获得“北美共识”和“临床指南”的推荐用于诊断小肠细菌过度生长。

氢和甲烷呼气实验除了可以检查小肠细菌过度生长之外，还可以同时做一些附加检测，如用乳果糖作为底物，可以提供口盲时间的信息，提供胃肠传输的信息。另外，还可以检测结直肠产甲烷菌的情况，产甲烷菌与肥胖、便秘有关，还可能与结直肠癌有关。

氢分子医学是一个近些年来兴起的新的领域，氢分子是有效的抗氧化剂，对人体有多种保健和治疗作用。氢和甲烷呼气实验可以辅助了解氢分子代谢动力学和氢气作用的关系。

Buszewski B, Kesy M, Ligor T, Amann A. Human exhaled air analytics: biomarkers of diseases. Biomed Chromatogr. 2007 Jun;21(6):553-66.