Keskustelu
Vetytuottajien ja vedynkuluttajien (metanogeenit ja sulfaatteja pelkistävät bakteerit) vaikutusta vedyn saatavuuden muuttumiseen uloshengitysilman vetypitoisuuksissa ei ole huomioitu tai arvioitu riittävästi. LBT-tulosten tulkinta on puolestaan perustunut epätäydelliseen kuvaan. Kun vedyn kuluttajat muuttavat vetyä metaaniksi ja rikkivedyksi, jäljelle jäävän, verenkiertoon pääsevän ja uloshengityksessä esiintyvän H2:n määrä vähenee. Koska kaupallisesti saatavilla olevat kaasukromatografit mittaavat vain H2:ta ja CH4:ää, voisiko nykyinen lähestymistapa hengityskaasutulosten tulkintaan olla virheellinen, kun vain osa kaasunvaihdosta nähdään?
Vetypitoisuus nousi koko 3 tunnin jakson ajan (kuva 1), kun taas H2S:n pitoisuus laski jatkuvasti lähtötasosta (kuva 3) samalla jaksolla. Koska rikkivety muuntuu vedystä, olisi voitu odottaa, että rikkivedyn nousu olisi ollut verrannollinen rikkivedyn nousuun.3, 10 Ottaen huomioon rikkivedyn erittäin myrkyllisen luonteen, tällainen verrannollinen nousu voisi olla haitallista ihmisisännälle. Näin ollen se, että vedyn ja rikkivedyn välillä ei ole suoraa, suhteellista suhdetta, on sopusoinnussa sen kanssa, että tiedetään, että isännällä on tehokas mekanismi tämän kaasun poistamiseksi ja kertymisen estämiseksi detoksifikaation avulla.11 H2S:n tiedetään detoksifioituvan paksusuolen limakalvolla hapettumalla,11, 12 hepatosyyteissä oksidatiivisen metabolian avulla13 ja veressä tiolimetyylitransferaasientsyymin avulla14, 15 Muita detoksifikaatiomekanismeja ovat suolistokaasun poistuminen ilmavaivojen kautta ja kaasujen erittyminen keuhkojen ja muiden reittien kuin keuhkojen kautta, kuten ihon kautta.12, 15 Koska vetykonsentraatio jatkaa nousuaan kolmen tunnin ajan rikkivedyn konsentraation laskiessa, eräs mahdollinen tulkinta on se, että sulfaatin pelkistyminen vedyn muuttamiseksi rikkivedyksi on kyllästettävissä, mutta rikkivedyn detoksifikaatio ei ole. Tämä selitys selittäisi rikkivedyn pitoisuuden jatkuvan laskun vetypitoisuuden noustessa ja voisi selittää keskimääräisen H2S-pitoisuuden jyrkän laskun 90 minuutin kohdalla (kuva 3). H2S:n keskimääräisten H2S-pitoisuuksien alku- ja loppupitoisuuksissa havaittu ero (taulukko 2) viittaa myös siihen, että detoksifikaatiomekanismi ei ole kyllästynyt koko 3 tunnin ajan.
Levitt raportoi, että suurin osa terveiden henkilöiden tuottamista mikrobikaasuista on peräisin paksusuolesta.16 Jo pitkään on oletettu, että hengitysvedyn nousuajan LBT:n aikana pitäisi osua yksiin laktuloosan saapumisen kanssa paksusuolessa (cecum). Tämä on johtanut siihen, että LBT:tä on alettu käyttää orokekaalin läpimenoajan mittaamiseen sillä ajatuksella, että hengitysvedyn pitoisuuden nousu ajoittuisi laktuloosan saapumiseen paksusuolessa (cecum), jossa käyminen alkaisi, kun käymiskelpoinen substraatti kohtaisi paksusuolen mikrobiyhteisön. Monet havainnot puhuvat kuitenkin tätä perinteistä tulkintaa vastaan. Esimerkiksi hengitysvedyn pitoisuuden nousuaikana mitatun oletetun orokekaalisen transitioajan ja radioaktiivisen merkkiaineen saapumisen välillä on usein selittämätön ristiriita.4 Näillä havainnoilla voi olla vaihtoehtoinen tulkinta, joka perustuu metanogeneesin tai sulfaatin pelkistymisen aiheuttaman vedyn tuotannon ja kulutuksen dynaamiseen tasapainoon. Skintigrafinen cekaalinen saapuminen voisi viitata laktuloosaboluksen pään saapumiseen cekumiin. Hengitysvedyn määrä nousisi kuitenkin vasta, kun vedyntuotanto on ylittänyt vedynkulutusprosessit. Näin ollen hengitysvedyn nousuajankohta olisi aina myöhäisempi kuin skintigrafiassa todettu ulostuloaika.
Yun ym. tutkimuksessa verrattiin orocecal-skintigrafiaa LBT-tuloksiin; nämä kirjoittajat havaitsivat, että suurimmassa osassa tapauksista hengitysvedyn nousuajankohta tapahtui sen jälkeen, kun cecal oli saapunut cecaliin skintigrafiassa.17 Tässä tutkimuksessa päädyttiin johtopäätökseen, että kun otetaan huomioon skintigrafian ja hengitystestin ajallinen suhde, LBT ei ollut luotettava SIBO:n diagnosoinnissa.17 Tämä ristiriita saattaisi selittyä vetyä kuluttavien mikrobien työllä. Koska vedynkuluttajat kuluttavat vetykaasun nopeasti metanogeneesissä tai sulfaatin pelkistämisessä, hengitysveden vedyn ”viivästynyt” nousuaika verrattuna skintigrafiseen uloshengityksen saapumiseen, voitaisiin selittää seuraavasti: uloshengityksen saapuessa umpisuolessa laktuloosa fermentoituu ja vetyä syntyy, mutta vetyä ei näy uloshengityksessä ennen kuin vetyä kuluttavat reitit ovat kyllästyneet. Tämä dynaaminen energiavaihtoprosessi jää edelleen tulkinnan ulkopuolelle, kun rikkivetyä ei mitata potilailta, jotka ovat riippuvaisia sulfaatin pelkistymisestä vetyä kuluttavana reittinä. Skintigrafiassa orokekaalin läpimenoaika mitataan radionuklidimarkkereiden saapumisena paksusuolessa (cecum).7, 9, 18, 19 Sitä vastoin hengitysvedyn nousuaika riippuu sekä käymiskelpoisen substraatin joutumisesta kosketuksiin vetyä tuottavien mikrobien kanssa että niiden vuorovaikutuksesta vetyä kuluttavien mikrobien kanssa koko suolistoreitin pituudelta. Näin ollen hengitysvedyn mittausten ja radioaktiivisen merkkiaineen saapumisen umpisuolessa ja hengitysvedyn nousun välillä pitäisi olla viive.17, 20-23 Ei ole mitään syytä, miksi skintigrafisen läpikulkututkimuksen ja LBT:n ajoituksen pitäisi vastata täydellisesti toisiaan. Lisätutkimukset ovat tarpeen H2S:n vaikutusten arvioimiseksi suhteessa orokekaalin läpimenoaikaan, kun otetaan huomioon H2S-pitoisuudessa havaitut merkittävät muutokset 90 minuutin kohdalla (kuva 3).
Tulkittaessa LBT:tä käytetään usein termiä ”vedyntuottajat, jotka eivät tuota vetyä” vedyn pitoisuusprofiilista, joka on ”tasainen”.7, 18, 22, 24-28. Tämä ajatus siitä, että jotkut yksilöt voivat olla vedyntuottajia, jotka eivät tuota vetyä, on ristiriidassa julkaistujen tutkimusten kanssa, joissa kuvataan vedyntuottajista koostuvan lajin (Bacteroidetes) yleismaailmallista sisällyttämistä ihmisen suolistomikrobistoon.3. Vetyä tuottavista lajeista, 5 Arvioidessamme koehenkilöitä, joilla oli ”tasainen” vedyn aikakäyrä, havaitsimme metaanin ja rikkivedyn samanaikaisen esiintymisen uloshengityksessä, mikä viittaa siihen, että vetyä oli tuotettu mikrobien fermentaation alkuvaiheessa, mutta se oli muuttunut kokonaan näiksi muiksi mikrobikaasuiksi (kuva 4). Tuloksemme tukevat sitä, että vedyn kuluttajilla on suhteellisen alhaiset kyllästymispisteet ja että ne saavuttavat rajansa nopeasti. Vasta sitten vetykaasu alkaa kerääntyä ja siirtyä verenkiertoon, mikä johtaa sen esiintymiseen uloshengitysilmassa ja sen kirjautumiseen hengityksen H2-pitoisuuden nousuna LBT:ssä. Tulkintamme perusteella, jos vedyn tuotanto ei ylitä vedynkuluttajien vedyn käytön saturaatiokynnystä 3 tunnin LBT:n aikana, uloshengitysilmakehään ei välttämättä pääse mitattavissa olevaa vetyä, mikä johtaa ”tasaiseen” vetyprofiiliin. Pelkällä hengitystestillä ei kuitenkaan voida tarkastella yksityiskohtaisesti kaasukinetiikkaan liittyviä kyllästymispisteitä, vaan sillä saadaan pikemminkin mitattavat kaasun loppupitoisuudet.
Nykyisin yli 20 ppm:n vetyhuippupitoisuutta käytetään usein kynnyskriteerinä epänormaalin LBT:n määrittämiseksi. Tämän käytön mukaan tasaista vetyprofiilia ei pidettäisi epänormaalina. Vedynkuluttajia koskevan energiavaihdon perusteella korkeaa vetypitoisuutta ei kuitenkaan tarvitse aina esiintyä edes silloin, kun mikrobien käyminen on poikkeuksellisen runsasta ja vedyntuotanto poikkeuksellisen runsasta, jos vedynkulutuskapasiteetti ylittäisi vedyntuotannon kapasiteetin. Vedyn mittaaminen samanaikaisesti metaanin ja rikkivedyn kanssa LBT:ssä voi olla tarpeen vedyntuottajien ja vedynkuluttajien vuorovaikutukseen liittyvän energianvaihdon seuraamiseksi. Vetykaasun puuttumista uloshengitysilmasta ei pidä tulkita vedyntuotannon puuttumiseksi.
Yleinen LBT:ssä havaittu kuvio on kaksoishuippuilmiö, jossa hengitysilman vetykonsentraatiossa on kaksi erillistä nousu- ja laskukuviota, joista ensimmäinen nousu edustaa ohutsuolen fermentaatiota ja jälkimmäinen nousu paksusuolen fermentaatiota.29 Tätä kuviota on käytetty kriteerinä, jonka perusteella voidaan tehdä SIBO-diagnostiikka.4 Keskimääräisessä vetyprofiilissamme havaitaan kaksoishuipun mukainen kuvio, ja kahdessa huippupisteessä on havaittavissa korkeampi SEM-arvotason nousu ja lasku (kuva 5). Hengityksen vetypitoisuuden nousu oli jatkuvaa koko testausjakson ajan, mikä viittaa siihen, että kaksoishuippuilmiö voitaisiin paremmin selittää dynaamisen prosessin perusteella, jossa käymisen tuottama vetypitoisuus ylittää ajoittain vedyn kulutuskapasiteetin ja aiheuttaa vetypitoisuuspiikin. Näin ollen hengitysvedyn pitoisuus nousee, kun vedyn määrä ylittää vedyn kulutuskapasiteetin, mutta laskee, kun tuotettu vety on kulutettu, koska käytettävissä olevan vedyn määrä laskee alle kyllästymispisteen, jossa vety muuntuu joko metaaniksi tai rikkivedyksi. Lisäksi ei ole yllättävää, että on raportoitu, että ”ohutsuolen” ja ”paksusuolen” hengityksen vetypiikit eivät vastanneet skintigrafisia radionuklidipaikkoja.4
Tässä tutkimuksessa analysoitiin vaihtoehtoista tulkintaa, joka perustui LBT:hen ja samanaikaisiin vety-, metaani- ja rikkivetypitoisuustuloksiin, jotka kaikki olivat saatavilla samalta potilaalta. Ajatus siitä, että hengityksen vetykonsentraatio voi riippua vedyntuottajien ja -kuluttajien vuorovaikutuksesta, tarjoaa uudenlaisen käsitteellisen kehyksen joidenkin hämmentävien löydösten ymmärtämiseksi, joita havaittiin laktuloosahengitystestin aikana ja useissa julkaistuissa tutkimuksissa, joissa käytettiin LBT:tä ja samanaikaista skintigrafiaa. Rikkivedyn lisäämiseen hengityskaasumittauksissa vaikuttaa sulfaattipelkistävien bakteerien aiheuttaman sulfaattipelkistymisen lisäksi myös useat isännän detoksifikaatiomekanismit. Metaanikaasun kirjaaminen ainoana vedynkulutuksen reittinä LBT:ssä johtaa epätäydelliseen tulkintaan asiaan liittyvistä monimutkaisista vuorovaikutussuhteista. Toivomme, että tämän dynaamisen järjestelmän arvostaminen ja parempi ymmärtäminen, jossa otetaan huomioon sekä vedyn tuotanto että vedynkulutuksen useat reitit, antaa tutkijoille kattavamman lähestymistavan laktuloosahengitystestien tarkasteluun, ja sen pitäisi tarjota tarvittavat välineet laktuloosahengitystestien oikeaan tulkintaan SIBO:n ja ärtyvän suolen oireyhtymän kaltaisten sairauksien yhteydessä.