氢气消耗过程受到肠道环境因素影响,例如一些还原性物质如胱氨酸或酸碱度,如硫酸盐还原菌最佳pH是7.5,甲烷菌是7.0,乙酸菌是6.5。
一些个体被成为少氢者(low hydrogen excretors),这些人服用不消化吸收的糖也不会增加氢气水平。有学者认为是氢气被消耗过多,而不是氢气产生不足。Strocchi等的研究发现,少氢者肠道产甲烷菌的数量和活性都高,粪便内氢气张力高可能是氢气消耗增加的原因。出生早期环境因素可能是影响肠道菌种类的重要原因,但后期生活习惯的适应性影响也十分重要。Gibson等发现,服用两种难消化碳水化合物低聚果糖和菊粉可以使肠道内双歧杆菌成为优势细菌。服用阿卡波糖能显著增加呼吸气中氢气水平、大便湿重、大便排氮和脂肪。
氢气的消耗率依赖于肠道内氢气的张力,张力越高消耗速度越快,(难道肠黏膜吸收的速度不是随着张力增加而增加?)。当肠道运动受损搅拌效率下降,可使氢气从溶解状态变成气体状态,这可增加氢气张力。氢气张力提高,氢气消耗增加。抗生素能影响肠道菌,泻药也能造成肠道酸化和发酵受抑制,这也能导致氢气产生下降,使正常人变成低氢者。正常情况下,氢气只由结肠内细菌产生,如果存在小肠细菌过度生长,小肠内细菌也能产生氢气。
考虑到扩散因素,肠道内气体会沿着气体分压梯度,从肠黏膜到血液扩散,扩散量也受到气体扩散性和肠血液屏障的影响。氢气和甲烷只从肠道向血液扩散,因为肠道内两种气体分压高于血液。因此,肠道内氢气总体积是氢气产量、氢气消耗量和氢气扩散入血液三种因素的总体结果。
二氧化碳、氮气和氧气的直接运动变化非常大。尤其是氧气,来自吞咽的空气,可以被胃黏膜吸收进入血液,因为空气氧分压比血液高许多,但大肠内氧分压低于血液,血液内氧气可扩散进入大肠内。空气中二氧化碳很少,但是在十二指肠二氧化碳会迅速增加,主要来自碳酸氢根和氢离子的反应。二氧化碳的扩散能力强,可以快速扩散到血液。氮气的扩散能力比较低,相对难以被胃黏膜吸收。(其实不是氮气吸收难,是因为身体内氮气的分压比较高,接近空气内的分压,扩散需要的浓度梯度比较小)。
在大肠内,随着二氧化碳、氢气和甲烷的增加,氮气分压相对下降,血液内氮气可扩散到肠道内。肠道内气体的输送方向似乎不是被动的,而是主动从上推到下。刺激和抑制反射能影响肠道气体的运输。例如仰卧位或营养物质能延迟气体运输,对胃肠道的机械刺激能加快气体运输。
肠道内气体的排除包括打嗝、吸收、细菌消耗和肛门排泄。Tomlin等研究发现,健康人普通饮食24小时肠道排出气体总体积胃476-1491毫升,但存在明显个体差异。气体总体积贡献最主要的是细菌发酵产生的氢气和二氧化碳。有意思的是,无纤维素无多糖饮食剥夺细菌营养物质来源可以显著降低发酵产生的肠道气体。
总之,肠道气体代谢是一个复杂而有趣的问题。进一步研究和分析这一现象对理解肠道生理十分必要,也有利于准确解释某些和肠道气体相关的疾病表现。
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