Diskuse
Vliv producentů a konzumentů vodíku (metanogenů a sulfátredukujících bakterií) na změnu dostupnosti vodíku ve vydechovaném dechu nebyl dostatečně zohledněn ani vyhodnocen. Interpretace výsledků LBT byla následně založena na neúplném obrazu. S tím, jak konzumenti vodíku přeměňují vodík na metan a sirovodík, klesá množství H2, který zůstává a vstupuje do oběhu a objevuje se ve vydechovaném dechu. Vzhledem k tomu, že komerčně dostupné plynové chromatografy měří pouze H2 a CH4, mohl by být současný přístup při interpretaci výsledků dechových plynů chybný, když je vidět pouze část výměny plynů?
Koncentrace vodíku se v průběhu 3 hodin zvyšovala (obr. 1), zatímco koncentrace H2S ve stejném období kontinuálně klesala oproti výchozí hodnotě (obr. 3). Vzhledem k tomu, že sirovodík se přeměňuje z vodíku, dalo by se očekávat, že s nárůstem vodíku dojde k úměrnému nárůstu sirovodíku.3, 10 Vzhledem k vysoce toxické povaze sirovodíku by takový úměrný nárůst mohl být pro lidského hostitele škodlivý. Absence přímého, proporcionálního vztahu mezi vodíkem a sirovodíkem je tedy v souladu se známou existencí účinného mechanismu hostitele pro odstraňování a prevenci hromadění tohoto plynu prostřednictvím detoxikace.11 Je známo, že H2S je detoxikován sliznicí tlustého střeva prostřednictvím oxidace,11, 12 hepatocyty prostřednictvím oxidačního metabolismu13 a krví prostřednictvím enzymu thiolmethyltransferázy14, 15 Mezi další mechanismy detoxikace patří vylučování střevních plynů vyměšováním a vylučování plynů plicní i neplicní cestou, např. kůží.12, 15 Vzhledem k tomu, že koncentrace vodíku v průběhu 3 h stále stoupá, zatímco koncentrace sirovodíku klesá, je možná interpretace taková, že redukce sulfátů pro přeměnu vodíku na sirovodík je saturovatelná, ale detoxikace sirovodíku nikoli. Toto vysvětlení by vysvětlovalo neustálý pokles koncentrace sirovodíku, zatímco koncentrace vodíku stoupá, a mohlo by vysvětlit prudký pokles průměrné koncentrace H2S pozorovaný po 90 minutách (obr. 3). Rozdíl zaznamenaný v počátečních a koncových průměrných koncentracích H2S (tab. 2) také naznačuje, že detoxikační mechanismus není nasycen po celé 3 h.
Levitt uvádí, že většina mikrobiálních plynů produkovaných u zdravých jedinců má zdroj v tlustém střevě.16 Dlouho se očekávalo, že doba do nárůstu dechového vodíku během LBT by se měla shodovat s příchodem laktulózy do tlustého střeva (céka). To vedlo k používání LBT pro měření oroceálního tranzitního času na základě myšlenky, že vzestup koncentrace dechového vodíku bude časově shodný s příchodem laktulózy do céka, kde začne fermentace, protože fermentovatelný substrát se setká s mikrobiálním společenstvím tlustého střeva. Proti tomuto tradičnímu výkladu však hovoří řada zjištění. Například se často objevuje nevysvětlitelný nesoulad mezi předpokládanou oroceální tranzitní dobou měřenou pomocí „doby do nárůstu koncentrace vodíku v dechu“ a příchodem radioaktivního stopovače do céka.4 Tato pozorování by mohla mít alternativní výklad založený na dynamické rovnováze mezi produkcí a spotřebou vodíku metanogenezí nebo redukcí sulfátů. Scintigrafický příchod do céka by mohl znamenat příchod hlavice bolusu laktulózy do céka. Dechový vodík by však stoupal pouze tehdy, pokud by produkce vodíku převýšila procesy jeho spotřeby. Čas nárůstu dechového vodíku by tedy byl vždy pozdější než scintigrafický vstup do céka.
Ve studii Yu a kol. byla porovnávána oroceální scintigrafie s výsledky LBT; tito autoři zjistili, že ve většině případů čas do vzestupu dechového vodíku nastal až po příchodu do céka při scintigrafii.17 Tato studie dospěla k závěru, že vzhledem k časovému vztahu mezi scintigrafií a dechovým testem není LBT pro diagnózu SIBO spolehlivý.17 Tento rozpor by mohl být vysvětlen činností mikrobů spotřebovávajících vodík. Vzhledem k tomu, že plynný vodík je rychle spotřebováván konzumenty vodíku při metanogenezi nebo redukci sulfátů, mohla by být „opožděná“ doba do vzestupu dechového vodíku ve srovnání se scintigrafickým příchodem do céka vysvětlena následovně: při vstupu do céka dochází ke kvašení laktulózy a vzniku vodíku, ale vodík se ve vydechovaném dechu objevuje až po nasycení cest konzumentů vodíku. Tento dynamický proces výměny energie je dále zamaskován před interpretací, pokud se u pacientů závislých na redukci sulfátů jako cestě spotřebovávající vodík neměří sirovodík. Při scintigrafii se měří koncový bod oroceálního tranzitu jako příchod radionuklidových markerů do céka.7, 9, 18, 19 Naproti tomu doba do vzestupu vodíku v dechu závisí jak na kontaktu fermentovatelného substrátu s mikroby produkujícími vodík, tak na jejich interakci s mikroby spotřebovávajícími vodík spolu s celým střevním traktem. Proto by měla existovat prodleva mezi měřením dechového vodíku a příchodem radioaktivního traceru do céka a vzestupem dechového vodíku.17, 20-23 Není důvod, aby se scintigrafický tranzit a LBT časově dokonale shodovaly. Vzhledem k významným změnám, které byly zaznamenány v koncentraci H2S po 90 minutách (obr. 3), je nutné provést další studie ke zhodnocení vlivu H2S ve vztahu k oroceálnímu tranzitu.
Často se při interpretaci LBT používá termín „vodíkoví neproducenti“ pro profil koncentrace vodíku, který je „plochý“.7, 18, 22, 24-28 Tato myšlenka, že někteří jedinci mohou být vodíkoví neproducenti, je v rozporu s publikovanými studiemi popisujícími univerzální zařazení Bacteroidetes, fylogeneze druhů produkujících vodík, do lidské střevní mikroflóry.3 5 Při hodnocení osob s „plochým“ časovým průběhem vodíku jsme zjistili současnou přítomnost metanu a sirovodíku ve vydechovaném dechu, což naznačuje, že vodík byl produkován jako počáteční součást fermentace mikroby, ale že byl plně přeměněn na tyto jiné mikrobiální plyny (obr. 4). Naše výsledky potvrzují, že konzumenti vodíku mají relativně nízké body nasycení a rychle dosahují svých limitů. Teprve pak se začne plynný vodík hromadit a dostávat do oběhu, což vede k jeho výskytu ve vydechovaném dechu a jeho zaznamenání jako zvýšení koncentrace H2 v dechu při LBT. Na základě naší interpretace, pokud produkce vodíku nepřekročí hranici nasycení pro využití vodíku konzumenty vodíku během 3hodinového LBT, nemusí se do vydechovaného dechu dostat žádný měřitelný vodík, což vede k „flatline“ profilu vodíku. Samotné dechové zkoušky však nemohou poskytnout podrobný pohled na body nasycení, které se podílejí na kinetice plynu, ale spíše poskytují měřitelné konečné koncentrace plynu.
V současné době se jako prahové kritérium pro stanovení abnormálního LBT často používá vrcholová koncentrace vodíku přesahující 20 ppm. Podle tohoto použití by se zploštělý profil vodíku nepovažoval za abnormální. Na základě výměny energie za účasti konzumentů vodíku však nemusí být vždy přítomna vysoká koncentrace vodíku, a to ani v případě abnormálně nadměrné mikrobiální fermentace a abnormálně vysoké produkce vodíku, pokud by kapacita spotřeby vodíku převyšovala kapacitu produkce vodíku. Měření vodíku současně s metanem a sirovodíkem na LBT může být nezbytné k pozorování výměny energie při interakci producentů vodíku a konzumentů vodíku. Nedostatek plynného vodíku ve vydechovaném dechu by neměl být interpretován jako nepřítomnost produkce vodíku.
Běžným vzorcem pozorovaným při LBT je fenomén dvojitého vrcholu, kdy dochází ke dvěma výrazným vzestupům a poklesům koncentrace vodíku v dechu, přičemž první vzestup představuje fermentaci v tenkém střevě a druhý vzestup představuje fermentaci v tlustém střevě.29 Tento vzorec byl použit jako kritérium pro diagnostiku SIBO.4 Náš průměrný profil vodíku skutečně vykazuje vzorec odpovídající dvojitému vrcholu, přičemž vyšší SEM byl zaznamenán u obou vrcholů (obr. 5). Zjistili jsme kontinuální nárůst dechového vodíku po celou dobu testování, což naznačuje, že fenomén dvojitého vrcholu by mohl být lépe vysvětlen na základě dynamického procesu, kdy množství vodíku produkovaného fermentací přerušovaně převyšuje kapacitu spotřeby vodíku a způsobuje tak nárůst koncentrace vodíku. Koncentrace vodíku v dechu tedy stoupá, když množství vodíku překročí kapacitu spotřeby vodíku, ale klesá, když je vyrobený vodík spotřebován, protože množství dostupného vodíku klesne pod bod nasycení pro jeho přeměnu na metan nebo sirovodík. Kromě toho není překvapivé, že bylo hlášeno, že vrcholy „tenkého střeva“ a „tlustého střeva“ dechového vodíku neodpovídaly scintigrafickým radionuklidovým lokalizacím.4
Tato studie analyzovala alternativní interpretaci založenou na LBT se současnými výsledky koncentrace vodíku, metanu a sirovodíku, které byly k dispozici od téhož pacienta. Myšlenka, že koncentrace vodíku v dechu může záviset na interakci producentů a konzumentů vodíku, poskytuje nový koncepční rámec pro pochopení některých záhadných nálezů pozorovaných během dechového testu s laktulózou a v několika publikovaných studiích zahrnujících LBT a současnou scintigrafii. Přírůstek sirovodíku při měření dechových plynů je ovlivněn nejen redukcí sulfátů sulfátredukujícími bakteriemi, ale také četnými detoxikačními mechanismy hostitele. Zaznamenávání metanu jako jediné cesty spotřeby vodíku při LBT vede k neúplné interpretaci příslušných komplexních interakcí. Doufáme, že docenění a lepší pochopení tohoto dynamického systému, zohledňujícího produkci vodíku i více cest spotřeby vodíku, poskytne výzkumným pracovníkům úplnější přístup k přezkoumání laktulózových dechových testů a mělo by nabídnout nezbytné nástroje pro správnou interpretaci laktulózových dechových testů v souvislosti s onemocněními, jako je SIBO a syndrom dráždivého tračníku.