什么是氢和甲烷呼气试验？

氢和甲烷呼气试验是一种通过测量呼出气中的氢和甲烷的浓度随时间变化以及一段时间内氢和甲烷呼出气体量的方法诊断引起胃肠道症状和某些肠道外疾病的检查技术。在人类中，肠道中的细菌，特别是结肠中的厌氧菌，能够酵解碳水化合物产生氢气。当肠道中存在产甲烷菌的情况时，产甲烷菌可以把4个摩尔的氢气和二氧化碳结合转化为一个摩尔的甲烷。肠道产生的氢气和甲烷大约五分之一可以通过肠壁进入血液循环，最终在肺泡进行气体交换，呼出体外。通过检测呼出气中氢和甲烷在服用底物后岁时间的变化，就可以了解细菌和碳水化合物的关系，从而了解细菌和碳水化合物所在的位置,碳水化合物进入盲肠的时间，以及小肠对碳水化合物消化吸收的情况。因此，氢和甲烷呼气试验是临床营养的一种非常有用和实用检查技术。

肠道里的气体主要来自细菌对碳水化合物的酵解，有氧气、氮气、二氧化碳、氢气和甲烷，这些气体占肠道气体的99%以上。每次吞咽食物时，氧气和氮被带进胃，有少量气体到达肠道。相比之下，氢气、二氧化碳和甲烷都主要是在结肠内由代谢未消化食物的细菌产生的。虽然大多数个体的菌群在发酵过程中释放出氢气和二氧化碳，但大约有三分之一的人肠道（主要是在结肠，特别是降结肠）有产甲烷菌，可以产生甲烷。在肠道中，只有当食物中的碳水化合物没有被小肠吸收，并且在沿着消化道进入结肠的过程中保持未被消化的物质时，细菌才能做到这一点。细菌只酵解碳水化合物产生氢气，而不是蛋白质或脂肪。在消化良好的情况下，到达结肠的少量未被吸收的食物会产生有限的氢气。正常情况时，虽然细菌产生的一些氢气会以排气的形式排出，或在制造其他分子如硫化物、醋酸盐和短链脂肪酸时被排出体外，但大部分的氢气通过结肠壁被吸收到血液中。然后气体通过血流输送到肺部，并从血液中交换到肺部的气道并呼出。这个原理同样适用于被称为甲烷的气体，只有肠道有产甲烷菌的人才可以产生甲烷呼出体外。影响甲烷生成的因素似乎受到当地饮食环境和生活环境的调节。不同的人群中,特别是不同饮食习惯和生活在不同区域的人群中，产甲烷菌的检出率不同。目前还没有相关的比较研究。

在解释氢和甲烷呼气试验的研究结果是需要注意的一点是呼气中氢气的唯一来源是肠道内的细菌发酵，呼气中的甲烷的来源是肠道的产甲烷菌和氢气。产生甲烷的前提是肠道有产氢菌产生氢气。产甲烷菌是氢气的消耗者。对于产甲烷的人，无论呼出气中有无氢气，都有产氢菌先产生氢气。当产生的氢气达不到产甲烷菌的最大消耗能力时，可能氢气都被产甲烷菌利用，在呼气中测不到氢气的升高。当产氢菌产生的氢气超出产甲烷菌的转换能力时，在呼气中可以同时测到氢气和甲烷升高。所以，对那些通过氢和甲烷呼气试验检测到甲烷升高，而氢气没有升高的人，不能认为是不产生氢气者。在既往发表的文献中，常常看到把这些人群作为不产氢者看待，这样是错误的。