最近看到來自美國伊利諾斯州大學(xué)Franck Carbonero等一篇文章談到關(guān)于大腸氣體的研究歷史。Carbonero, F. et al. Nat.Rev. Gastroenterol. Hepatol. advance online publication 15 May 2012;doi:10.1038/nrgastro.2012.85很有意思，摘譯一下，以香讀者。
 

關(guān)于大腸氣體的研究已經(jīng)有很長的歷史，主要針對氣體的組成和來源，但是我們對大腸氣體的來源的具體細(xì)節(jié)仍是非常初步的認(rèn)識。人類結(jié)腸氣體主要是由氫氣、二氧化碳、甲烷、氮、氧氣和其他痕量氣體組成。氮和氧氣主要是從口腔，經(jīng)過吞咽攝取到消化道。大腸氣體中可達(dá)74%的氫氣、二氧化碳只由大腸菌群產(chǎn)生，這些細(xì)菌通過消化那些逃脫人體消化酶的膳食成分，或者來自大腸黏膜中的內(nèi)源性“食物”。那些痕量氣體成分確實痕量，例如曾有個研究發(fā)現(xiàn)，人體大腸內(nèi)硫化氫的濃度只有1.06 μM、甲硫醇0.21μM、二甲硫0.08μM。而且這些氣體成分最后釋放的濃度可能比大腸內(nèi)更低，因為他們很容易擴散，而且被降解(也不同地被合成，所以不能簡單地推測，屁中這些氣體的濃度低于大腸，主要應(yīng)考慮全部氣體的吸收速度，例如氫氣和甲烷的吸收速度，總體體積下降可以導(dǎo)致有些成分被濃縮)。
 

大腸內(nèi)氣體成分會受到細(xì)菌和宿主生理狀態(tài)的影響，其中二氧化碳和30-40%的氫氣和甲烷被大腸黏膜吸收進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到全身，最后經(jīng)過皮膚和呼吸釋放到體外。留下來的氣體可以被其他細(xì)菌利用(只有氫氣)或者最終經(jīng)過肛門釋放。而氫氣的濃度可以反映產(chǎn)氫菌(hydrogenogenic)和吃氫氣菌(hydrogenotrophic)之間的平衡。
 

大腸氣體的早期研究歷史。最早嘗試測定大腸氣體的應(yīng)追溯到1868年，德國學(xué)者Ruge E(屁學(xué)創(chuàng)始人)使用一個特殊的椅子把玻璃管從肛門連接并通過排水氣體收集法采集氣體(聯(lián)想到那年去世的著名氣體研究鼻祖Boyle那個時代的，Ruge, E. Beitrag surkennuness der darmgase [German]. Sitsber. Kaiserlicken Akad. 44, 739 (1861).)1942年，Beazell和 Ivey通過對一些健康人24小時收集到的屁進(jìn)行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一個人一天的產(chǎn)氣量大概為380–655ml。Kirk后來證明，食物中纖維素可以增加產(chǎn)氣量。Steggerda從一些原來認(rèn)為不產(chǎn)生氣膳食(煮雞蛋、精牛肉和蘋果汁)者收集到的氣體每天為360 ml，進(jìn)行成分分析發(fā)現(xiàn)7.4%為甲烷，19.8%為氫氣，證明這兩種氣體是來自大腸菌群。在隨后的7天試驗中，作者通過給受試者增加不同類型的豆類食物，在不改變總體蛋白脂肪和糖類，已經(jīng)總體能量的情況下，觀察不同食物類型對人體產(chǎn)氣體的影響，結(jié)果他發(fā)現(xiàn)，小分子碳水化合物，如單糖、二聚糖和寡聚糖(monosaccharide, disaccharide and oligosaccharides)可促進(jìn)氣體的產(chǎn)生。例如以豬肉和大豆為主要食物可以將產(chǎn)氣量增大到4,224(10倍?)。使用恒流灌注技術(shù)，Levitt and Ingelfinger證明氫氣在所有健康人的大腸內(nèi)都可產(chǎn)生，而產(chǎn)生的量幾乎全部依賴于細(xì)菌對食物來源成分的發(fā)酵。但在9個受試者中，只有4個可以產(chǎn)生甲烷，另外5個沒有檢測到甲烷。
 

典型的西方膳食中有不足20%的碳水化合物不能被人體直接吸收，理論上計算，每克葡萄糖被細(xì)菌利用可以產(chǎn)生340 ml氫氣，因此，可以推算人體內(nèi)細(xì)菌產(chǎn)生氫氣的最大潛力為13升(這是理論推算的潛力，不是真的情況)。但是Strocchi and Levitt用葡萄糖灌流試驗發(fā)現(xiàn)，每克葡萄糖只能產(chǎn)生80ml氫氣，而不是340 ml。說明細(xì)菌的能量代謝不是那么簡單，存在不產(chǎn)生氫氣的代謝途徑利用能量物質(zhì)。Hammer發(fā)現(xiàn)，攝取12.5g乳果糖每6小時也只能產(chǎn)生50–200 ml氫氣，實際上，不同的膳食成分和個體，產(chǎn)生氫氣的數(shù)量(呼吸測定)存在巨大差異。這種差異反映宿主和細(xì)菌之間存在非常復(fù)雜的相互作用和影響因素?？赡艿挠绊懸蛩匕?，食物的成分和量、大腸內(nèi)微生物利用碳水化合物的能力、不同類型的產(chǎn)氫和用氫菌的數(shù)量和位置分布、腸道的蠕動效率、酸堿性和硫化物等環(huán)境因素。