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氢气对肠道的作用

返回列表 来源:转载:孙学军 浏览: 发布日期:2018-08-25 【
最近在阅读法国潜水医学研究关于肠道产生氢气和减压病关系的论文时,偶然发现2016年这批学者还发表了一篇潜水员呼吸气中氢气含量和减压病关系的研究论文,该研究论文发表在《应用生理学杂志J Appl Physiol》,论文可以理解为,潜水员肠道细菌产生氢气能促进减压病的发生。无论是不是研究氢气治疗疾病,只要是氢气生物医学效应相关的,都让我比较有兴趣,只要是关于人体的研究,就更让我重视,何况是关于减压病的研究,更让我阅如知己。

划重点:人体内氢气水平测定方法,肠道产生氢气的规律,通过肠道产生氢气被吸收的体积存在一个天花板,说明利用细菌产生氢气这个途径存在一定局限性。

曾经有人为了否定氢气医学的效应,提出肠道内氢气很多,补充氢气没有意义,这其实是非常不讲理的逻辑。氢气有没有效果是看研究证据,不是简单讲讲道理,假如都是这样,就不会有氢气效应被偶然发现了。氢气的效应确实有反直觉的作用,但是多少重要的发现都是违反直觉的。肠道内水分也很多,难道就不需要补充水分,人代谢会产生水,不等于不需要喝水。

肠道产生的氢气多少目前都不是非常了解,而且大多数氢气都被其他细菌代谢利用,只有一小部分进入人体内,总不能因为肠道内含氢气就否定补充氢气可产生作用,也不能否认氢水可产生作用。这根本就是两码事。更有甚者,有人说肠道每天会产生12升氢气,这数据本身就是错误的,使用错误的数据来进行不符合逻辑的反驳。实在不值得去争论。


这个研究的主要方式对对患减压病的潜水员和没有患减压病的潜水员进行对比研究,通过调查量表对比两组潜水员的饮食和背景资料,通过对潜水结束后1-4小时内呼出气体中氢气浓度的分析发现,患潜水减压病的人氢气浓度相对更高,而人体自身细胞没有制造氢气的能力,这些氢气主要来自肠道细菌代谢产生,根据这个研究结果,作者认为肠道细菌产生氢气多的潜水员容易患减压病。道理是这样的,肠道内细菌产生的氢气可以进入人体,这导致人体内气体的含量相对更高,气体含量高当然容易发生减压病。不过作者承认,为什么这些人体内氢气更高,在潜水前是不是也高,都不知道,只是根据潜水结束后的检测数据和理论推断。



研究对象

这个研究中比较重要的信息是关于氢气浓度的测定方法和肠道气体产生的文献分析,我分别重点介绍。

重点一,氢气分析方法

氢气浓度分析,这种分析方法可以用于氢气医学临床研究,作为剂量效应关系分析的重要依据,因为是无创分析,可以反复多次进行,这非常有利于收集数据,文章中有相关方法的详细介绍。

所有潜水员都在出水后1-4小时内进行呼吸气氢浓度分析,使用便携式呼吸氢气分析仪(Gastrolyser Bedfont Scientific)。先正常呼吸2分钟,受检者深吸一口气,然后屏气15秒,然后通过分析仪咬嘴缓慢均匀地吹气,尽可能吹完,分析仪数值会逐渐升高,最后保持在最高水平,这个数据就是呼吸气中氢气的浓度。该数据代表肺内氢气的浓度,也接近肺动脉中氢气的浓度。

对39个减压病潜水员和无减压病潜水员分析结果发现,减压病潜水员呼吸气中氢气浓度平均是15ppm,对照7ppm。

这个研究显示,潜水员正常自由潜水后呼吸气体中氢气含量和减压病发生存在相关性,结果提示肠道发酵率增加可能是潜水减压病发生的促发因素。

这些发病的潜水员和对照组在胃肠道疾病历史、服用抗生素和泻药等方面都没有差别。氢气浓度代表测定过程肠道细菌发酵产氢的情况。比较理想的氢气浓度分析方法应该尽量反映血液中氢气的水平。当深吸气屏气后呼气,开始阶段应该是气管内没有交换的空气。本研究检测时,深吸后屏气15秒,然后完全吹入检测仪。屏气15秒的目的是让肺泡内气体和血液内气体进行充分气体交换,可以减少检测值和实际水平的差距。

呼出气中氢气和呼吸频率有很大关系,呼吸越快,氢气浓度越低。例如运动过程浓度会下降,休息过程氢气浓度会逐渐提高。本研究对潜水员分析也进行适当休息。

烟草燃烧可以产生多种气体。如甲烷、一氧化碳和氢气浓度可达到2%。抽烟会严重影响氢气的检测数据,所以检测前必须严格禁止抽烟(抽烟会增加氢气含量?真没有想到,几年前我曾经使用氢气分析仪分析呼吸气中氢气浓度,抽烟后确实会增加,我还以为是含有一氧化碳等气体导致的误差)。如果香烟中含有氢气,在研究氢气对COPD作用中,就需要排除这个影响因素。

口腔微生物也可以发酵碳水化合物产生氢气,这会干扰分析结果,因此研究排除了潜水后吃东西的潜水员。

人体内氢气水平存在一个周期性改变,一般在早晨处于低谷,随后逐渐升高,受饮食影响而波动。这项研究是在出水后午餐前进行测试,这段时间可以认为体内肠道发酵效率比较好的阶段。

所有受试潜水员都没有摄入高发酵食物。研究表明这种影响经过一晚上禁食后可消除。一次研究221名儿童和9名成年人呼吸气中平均氢气浓度威7.1±5ppm,只有2名超过30ppm。少数情况下,饮食成分会显著影响次日氢气含量测定结果。本研究这类影响因素可以排除。

研究发现,潜水高气压暴露可能会影响肠道细菌代谢,大鼠进行30天高气压暴露可影响肠道内细菌种类,应激和普通潜水也能加速肠蠕动。人类肠蠕动加快3周则会刺激肠道细菌发酵。本研究中,两组潜水员潜水前应激程度并无差异。所以压力暴露和应激都不是主要影响因素。



两组潜水员呼吸气氢气水平

重点二,肠道细菌产氢规律

这个研究结果提示,肠道发酵效率可能和减压病发生有一定关系。逻辑上可以考虑减慢肠道发酵预防减压病发生。首先可采取的措施是确定并排除肠道发酵过强的潜水员。但是辨别强发酵个体不是那么容易。某些肠道疾病可能会促进肠道发酵。有一些药物也会影响肠道发酵,但对药物种类、影响程度和持续时间等都不了解。一般认为抗生素和泻药会产生持续4周的影响。

来自肠道发酵产生的气体,可被肠道吸收进入血液,这肯定会增加血液内惰性气体的饱和度,也应该会提高减压病发生的危险。潜水前呼吸气中氢气浓度分析应该是一个比较好的估计肠道发酵的方法。早期三腔聚乙烯管分析氢气和甲烷发现,24小时进食后正常人体结肠内氢气产生速度小于0.1毫升/分钟。在小肠内注入乳糖,结肠内氢气产生速度可以增到1.7毫升/分钟,1小时最大产氢气总量是140毫升。

甲烷产生和氢气产生不同。正常人可以分两类,一类是产甲烷者结肠禁食产甲烷速度为0.55毫升/分钟,另一类是不产甲烷者结肠产甲烷速度小于0.02毫升/分钟。和氢气鲜明不同的是,乳糖注入并不会影响甲烷的产生。如果6小时内氢气在结肠产量少于76毫升,所有氢气都可以被黏膜吸收。

当肠道内气体体积增加时,结肠内氢气吸收率从90%下降到20%(详细内容见文献)。我的看法是,这个研究结果告诉我们,通过肠道细菌增加氢气的供应有一个天花板,就是每小时大约13毫升(大概相当于800毫升饱和氢水),细菌产氢超过这个速度,气体容易变成气泡,因为氢气只有在溶解状态下才能有效吸收,气体溶解效率有限,产量过大变成大气泡必然吸收效率下降。过去认为,大部分肠道气体通过肛门和肺两个途径释放,可以通过测定气体成分和体积计算出肠道产气量和成分。过去曾认为甲烷和氢气不会被人体利用,但是现在研究认为甲烷和氢气有可能被人体细胞利用,另外氢气也能通过皮肤释放到体位,所以这样的检测并不够准确。

一项比较早期的研究检测了肛门气体,比较了不同饮食对肛门排气的影响,结果发现正常饮食93毫升/小时,低纤维饮食15毫升/小时,吃球芽甘蓝140毫升/小时,吃猪肉和豆176毫升/小时。后来进行24小时肛门排气分析,结果发现含200克干豆的正常饮食会排705毫升气体,其中50%是氢气。无纤维饮食排214毫升气体,氢气比例非常少。呼出气体中氢气释放量,正常饮食大约85毫升/24小时,禁食时大约35毫升/24小时。

肠道内甲烷需要特定细菌合成,这种产甲烷菌属于古菌,合成甲烷的原料是氢气和二氧化碳。4分子氢气和1分子二氧化碳可以合成1分子甲烷和2分子水,合成甲烷能有效降低气体的总体积。

结论

本研究提示减压病潜水员胃肠道发酵率比较高,肠道细菌产生的氢气被人体吸收后进入全身,可促进减压病的发生。研究本身不能解释减压病潜水员为什么会存在发酵增强,可能原因是潜水前饮食、胃肠道疾病或药物等。预防减压病应排除发酵过强潜水员,可以考虑进行相应筛选。对胃肠道长期发酵过度对潜水安全