在流行病学研究中使用呼气氢和甲烷作为结肠发酵的标志物

呼气氢和甲烷是结肠发酵的特定终产物，这一过程可能对结肠癌起到保护作用。为了评估在流行病学研究中使用这些标记物的可能性，Wilkens等人对32名不同种族背景的男性和女性（16名亚洲人、8名白人、8名夏威夷人）连续15天的呼气氢和甲烷排泄的主体内和主体间变异性进行了表征。参与者被要求每天收集四个呼气末样本，这将最理想地表征每天的氢排泄。在研究过程中，受试者呼气中的氢含量有很大的变化，尽管呼气中的甲烷含量随着时间的推移更加恒定。研究发现，根据个人对这些气体的长期排泄情况，需要大约4天的呼气氢测量和1天的呼气甲烷测量来正确表征个人。亚洲人和非亚洲人都是这样。虽然呼气甲烷似乎更易于测量，但与呼气氢相比，它对结肠发酵的敏感性较低。虽然所有受试者都排泄氢，但只有28%的受试者排泄甲烷，少数受试者的甲烷排泄状态在研究期间有所不同。由于呼气试验是无创性和可靠的，在结肠癌患者和对照组中测试了多日收集方案，发现其被广泛接受。研究表明，在个体水平进行的大型流行病学研究中，测量呼气氢和甲烷是可行的。讨论了这些标记的潜在用途（Wilkens, et al. 1994.）。

厌氧细菌在大肠中发酵饮食和其他基质被认为对结肠癌具有保护作用。可能的机制包括膨胀和稀释效应、结肠pH值降低和丁酸的产生，丁酸已被证明是一种分化剂和肿瘤生长抑制剂。

结肠发酵在很大程度上取决于结肠中膳食碳水化合物（抗结块和纤维）的可用性，这不仅取决于饮食的组成，还取决于问卷调查无法评估的因素，如成熟度、粗糙度、食物温度、加工和烹饪程度等。虽然这些因素表明有许多可能提高个人饮食的发酵性，但它们使发酵结肠癌相关性难以在流行病学研究中进行测试。

测量呼气中的氢和甲烷可以提供有用和实用的结肠发酵生物标志物。氢和甲烷是发酵的最终产物，被吸收到门静脉血流中，并通过过期空气排出。已证明呼气中的氢含量与大肠中产生的浓度有很好的相关性。这些呼气气体主要用于测量结肠发酵，以评估临床实践中的碳水化合物吸收不良，并研究不同结肠癌风险人群。

虽然自由生活受试者的数据很少，但呼气氢排泄似乎表现出日常变化和与碳水化合物摄入相关的昼夜节律模式。然而，呼气甲烷水平似乎是相对恒定的。为了评估在个体水平上进行的流行病学研究中使用这些标记物的可能性，Wilkens等人对32名个体连续15天呼气氢和甲烷排泄的受试者间和受试者内变异性进行了表征。由于夏威夷的5个主要种族在碳水化合物食物来源上有很大差异，将其中的每一个群体都包括在内，以研究我们结果的普遍性。

虽然在相对较长的时间（15天）内研究了呼气氢和甲烷排泄，但可能忽略了可能在较长时间内存在的变化，例如饮食的季节性变化。Wilkens等人认为这不太可能，因为夏威夷的食物供应几乎没有季节性变化。他们在呼气氢和甲烷变异性方面的发现在所研究的种族群体之间没有很大差异，夏威夷的种族群体在饮食习惯方面存在显著差异。这表明他们的发现可能适用于其他人群。

研究证明在大型流行病学研究中使用呼气氢和甲烷作为结肠发酵的标记物是可行的。然而，这些研究需要局限于肠道环境正常的受试者。例如，这些标记物可用于健康个体的横断面和前瞻性研究以及腺瘤性息肉的病例对照研究。