Discussion
水素生産者と水素消費者（メタン菌と硫酸還元菌）が呼気の水素供給量を変化させている影響は十分に検討・評価されていない。 その結果、LBTの結果の解釈は不完全なものに基づいている。 水素消費者が水素をメタンと硫化水素に変換すると、残存して循環に入り、呼気中に現れるH2の量は減少する。 市販のガスクロマトグラフはH2とCH4のみを測定するため、ガス交換の一部しか見られない現在の呼気ガス結果の解釈には欠陥があるのでは？
水素濃度は3時間を通して上昇し（図1）、H2Sは同じ期間にベースラインから連続的に減少した（図3）。 硫化水素は水素から変換されるため、水素の上昇に比例して硫化水素も上昇することが予想された3, 10が、硫化水素の毒性が強いことを考慮すると、このような比例した上昇はヒト宿主に有害である可能性がある。 このように、水素と硫化水素の間に直接的な比例関係がないことは、このガスを除去し、蓄積を防ぐための有効な宿主メカニズムが、無毒化を通じて知られていることと矛盾しない。11 H2Sは、大腸粘膜で酸化により、11, 12肝細胞で酸化的代謝により、13血液でチオールメチル転移酵素により無毒化することが知られている14, 15 その他の無毒化メカニズムとしては、扁桃の通過による腸内ガスの排出、肺および皮膚などの非肺経路でのガスの排泄がある。3時間の間、水素濃度は上昇し続け、硫化水素濃度は低下しているので、水素を硫化水素に変換するための硫酸還元は飽和しているが硫化水素の無毒化はしていないという解釈が可能である。 このように考えると、水素濃度が上昇する一方で硫化水素濃度が継続的に低下していることが説明でき、90分後に平均H2S濃度が急激に低下したことが説明できる（図3）。
Levitt は、健康な人が生成する微生物ガスのほとんどは大腸由来であると報告している16 。LBT中の呼気水素の上昇時間は、大腸（盲腸）にラクツロースが到達する時間と一致するはずだと長い間予想されてきた。 このため、呼気水素濃度の上昇は、発酵性基質が大腸微生物群に遭遇して発酵が始まるであろう盲腸へのラクツロースの到着と一致するという考えに基づいて、LBTを大腸通過時間の測定に使用するようになりました。 しかし、この伝統的な解釈には反論となる知見が多くある。 例えば、「呼気中水素濃度の上昇時間」で測定される想定されたオロセカル通過時間と、放射性トレーサーの盲腸到達時間との間には、しばしば不可解な不一致が見られる4。こうした観察結果は、メタン生成または硫酸還元による水素生成と消費のダイナミックバランスに基づく別の解釈も可能であろう。 シンチグラフィによる盲腸到達は、ラクチュロースボーラスの頭部が盲腸に到達したことを示しているのかもしれない。 しかし、呼気水素は、水素産生が水素消費過程を上回ったときにのみ上昇することになる。 したがって、呼気水素の上昇時間は、シンチグラフィックセカールエントリーよりも常に時間的に遅くなるであろう。
Yuらの研究では、オロセカルシンチグラフィとLBTの結果を比較し、シンチグラフィでセカル到達後に呼気水素の上昇時間が発生するケースが大半であることを明らかにした17。 水素ガスは、メタン生成または硫酸還元において水素消費菌によって速やかに消費されるので、シンチグラフィによる盲腸到達と比較して呼気水素の上昇時間が「遅れる」ことは、次のように説明できる：盲腸に入ると、ラクツロースが発酵し、水素が発生するが、水素消費経路が飽和するまで呼気中の水素は現れない。 このエネルギー交換のダイナミックなプロセスは、硫酸塩還元を水素消費経路としている患者において硫化水素が測定されない場合、さらに解釈の妨げになる。 シンチグラフィーでは、盲腸通過時間のエンドポイントを放射性核種マーカーの盲腸への到達時間として測定する7, 9, 18, 19 。 そのため、呼気水素測定と放射性トレーサーが盲腸に到達して呼気水素が上昇するまでの間には遅れがあるはずである17, 20-23 シンチグラフィーによる通過とLBTのタイミングが完全に一致する必要はない。 90分後のH2S濃度が有意に変化していることから、オロセカル移行時間に対するH2Sの影響を評価するための追加研究が必要である（図3）。
LBTの解釈において、水素濃度プロファイルが「フラットライン」である場合、しばしば「水素非生産者」という言葉が使われます。7、18、22、24-28 この、ある個人が水素非生産者かもしれないという考えは、水素生産種の門であるBacteroidetesのヒト腸内細菌叢に普遍的に含まれるとする発表研究と矛盾します 3, 5 水素の時間経過が「横ばい」であった被験者を評価したところ、呼気中にメタンと硫化水素が同時に存在していた。これは、水素が微生物による発酵の初期段階として生成されたが、完全に他の微生物ガスに変換されたことを示唆している（図4）。 この結果は、水素の消費者は比較的飽和点が低く、すぐに限界に達することを裏付けている。 このとき初めて、水素ガスが蓄積し始め、循環に入り、呼気中に出現し、LBTで呼気H2濃度の上昇として記録されるようになるのである。 私たちの解釈に基づけば、3時間のLBT中に水素の生成が水素消費者による水素利用の飽和閾値を超えない場合、呼気中に測定可能な水素が到達せず、「フラットライン」の水素プロファイルにつながる可能性があります。 しかし、呼気検査だけでは、ガス動態に関わる飽和点を詳細に見ることはできず、むしろ測定可能な最終的なガス濃度を提供することになります。
現在、20ppmを超えるピーク水素濃度が、LBT異常の判断の閾値基準としてよく使われています。 そのような使い方では、フラットラインの水素プロファイルは異常とはみなされない。 しかし、水素消費者のエネルギー交換を考えると、微生物発酵が異常に多く、水素生産が異常に多くても、水素消費能力が水素生産能力を上回れば、常に高濃度の水素が存在する必要はない。 水素生産者と水素消費者の相互作用に関わるエネルギー交換を観察するためには、LBT上でメタンおよび硫化水素と同時に水素を測定することが必要であろう。 LBT でよく見られるパターンとして、呼気水素濃度の上昇と下降の 2 つの明確なパターンがあるダブルピーク現象があり、最初の上昇は小腸発酵を、2 番目の上昇は大腸発酵を表している29 。 このことから、ダブルピーク現象は、発酵によって生成される水素量が水素消費能力を断続的に超えて水素濃度が急上昇するという動的なプロセスに基づいてよりよく説明されることが示唆された。 このように、呼吸水素濃度は、水素量が水素消費能力を超えると上昇し、生成された水素が消費されると、メタンまたは硫化水素に変換される飽和点以下になり、低下する。 さらに、呼気水素の「小腸」と「大腸」のピークがシンチグラフィーの放射性核種の位置と一致しないことが報告されていることも驚くにあたらない4
この研究では、同じ患者から得られた水素、メタン、硫化水素濃度の結果を同時に用いてLBTによる別の解釈を分析した。 呼気中の水素濃度は、水素の生成者と消費者の相互作用に依存しているかもしれないという考えは、ラクツロース呼気試験中に観察された不可解な所見や、LBTと同時シンチグラムを含むいくつかの発表済みの研究を理解するための新しい概念的枠組みを提供するものである。 呼気ガス測定における硫化水素の添加は、硫酸還元菌による硫酸還元だけでなく、複数の宿主の解毒機構にも影響される。 LBTにおける水素消費の唯一の経路としてメタンガスを記録することは、関係する複雑な相互作用の解釈を不完全なものにすることになる。 このダイナミックなシステムを理解し、水素生成と複数の水素消費経路を考慮することで、研究者はより完全な方法でラクツロース呼気検査を検討することができ、SIBOや過敏性腸症候群などの疾患設定においてラクツロース呼気検査を正しく解釈するのに必要なツールを提供できるものと期待しています
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