Discussão
O impacto dos produtores e consumidores de hidrogênio (metanógenos e bactérias redutoras de sulfato) mudando a disponibilidade de hidrogênio no ar expirado não foi adequadamente considerado ou avaliado. Por sua vez, a interpretação dos resultados da LBT tem sido baseada em um quadro incompleto. Como os consumidores de hidrogênio convertem hidrogênio em metano e sulfeto de hidrogênio, a quantidade de H2 restante e que entra na circulação e aparece no hálito exalado diminui. Como os cromatógrafos de gás disponíveis comercialmente medem apenas H2 e CH4, a abordagem atual na interpretação dos resultados do gás respiratório poderia ser falha quando apenas uma parte da troca de gás é vista?
A concentração de hidrogênio aumentou durante o período de 3-h (Fig. 1), enquanto que o H2S diminuiu continuamente a partir da linha de base (Fig. 3) no mesmo período. Como o sulfeto de hidrogênio é convertido a partir do hidrogênio, pode-se esperar um aumento proporcional no sulfeto de hidrogênio à medida que o hidrogênio aumenta.3, 10 Considerando a natureza altamente tóxica do sulfeto de hidrogênio, tal aumento proporcional poderia ser prejudicial ao hospedeiro humano. Assim, a ausência de uma relação direta e proporcional entre hidrogênio e sulfeto de hidrogênio é consistente com a existência conhecida de um mecanismo hospedeiro eficaz para remover e prevenir o acúmulo desse gás por meio da desintoxicação.11 Sabe-se que a H2S é desintoxicada pela mucosa cólica via oxidação,11, 12 pelos hepatócitos via metabolismo oxidativo,13 e pelo sangue via enzima tiol metiltransferase.14, 15 Outros mecanismos para desintoxicação incluem a expulsão de gás intestinal pela passagem de flatus e excreção de gases por vias pulmonares e não pulmonares, como a pele.12, 15 Como a concentração de hidrogênio continua a subir no período de 3-h, com a concentração de sulfeto de hidrogênio caindo, uma interpretação possível é que a redução de sulfato para conversão de hidrogênio em sulfeto de hidrogênio é saturável, mas a desintoxicação para sulfeto de hidrogênio não é. Essa explicação seria responsável por um declínio contínuo na concentração de sulfeto de hidrogênio enquanto a concentração de hidrogênio aumenta e poderia explicar a queda precipitada na concentração média de H2S observada na marca dos 90 minutos (Fig. 3). A diferença observada no início e fim das concentrações médias de H2S (Tabela 2) também sugere que o mecanismo de desintoxicação não está saturado durante as 3 h.
Levitt relatou que a maioria dos gases microbianos produzidos em indivíduos saudáveis são colônicos na fonte.16 Há muito se esperava que o tempo de elevação do hidrogênio respiratório durante o LBT deveria coincidir com a chegada da lactulose no cólon (ceco). Isso levou ao uso do LBT para a medição do tempo de trânsito orocecal com base na idéia de que o aumento da concentração de hidrogênio no hálito seria cronometrado até a chegada da lactulose no ceco, onde a fermentação começaria à medida que o substrato fermentável encontrasse a comunidade microbiana do cólon. No entanto, existem muitas descobertas que poderiam argumentar contra esta interpretação tradicional. Por exemplo, existe frequentemente uma inexplicável discordância entre o suposto tempo de trânsito orocecal medido pelo “tempo para o aumento da concentração de hidrogênio no ar expirado” e a chegada cecal de um marcador radioativo.4 Estas observações poderiam ter uma interpretação alternativa baseada no equilíbrio dinâmico entre produção e consumo de hidrogênio por metanogênese ou redução de sulfato. A chegada cecal cintilográfica poderia indicar a chegada da cabeça do bolo de lactulose ao ceco. No entanto, o hidrogênio respiratório só aumentaria quando a produção de hidrogênio tivesse excedido os processos de consumo de hidrogênio. Assim, o tempo de subida do hidrogênio para o hálito seria sempre mais tarde do que a entrada cecal cintilográfica.
A maior parte das vezes, na interpretação do ITBT, o termo “não produtores de hidrogênio” é usado para um perfil de concentração de hidrogênio que é uma “linha plana”.7, 18, 22, 24-28 Esta idéia de que alguns indivíduos podem ser não produtores de hidrogênio entra em conflito com estudos publicados descrevendo a inclusão universal na microbiota intestinal humana de Bacteroidetes, um filo de espécies produtoras de hidrogênio.3, 5 Ao avaliarmos indivíduos com um curso temporal “plano” de hidrogênio, encontramos a presença simultânea de metano e sulfeto de hidrogênio na respiração exalada, sugerindo que o hidrogênio tinha sido produzido como parte inicial da fermentação por micróbios, mas que foi totalmente convertido para esses outros gases microbianos (Fig. 4). Os nossos resultados apoiam que os consumidores de hidrogénio têm pontos de saturação relativamente baixos e atingem os seus limites rapidamente. Só então o gás hidrogênio começará a se acumular e entrar na circulação, levando ao seu aparecimento na respiração exalada e ao seu registro como um aumento da concentração de H2 na respiração LBT. Com base na nossa interpretação, se a produção de hidrogênio não exceder o limiar de saturação para o uso do hidrogênio pelos consumidores de hidrogênio durante um LBT 3-h, pode não haver nenhum hidrogênio mensurável atingindo o hálito exalado, levando a um perfil de hidrogênio de “linha plana”. No entanto, o teste de respiração, por si só, não pode fornecer uma visão detalhada dos pontos de saturação envolvidos na cinética gasosa, mas sim fornecer concentrações finais de gás mensuráveis.
Currentemente, uma concentração máxima de hidrogênio superior a 20 ppm é freqüentemente usada como critério de limiar para determinar um LBT anormal. Sob esse uso, um perfil de hidrogênio plano não seria considerado anormal. Entretanto, com base na troca de energia envolvendo consumidores de hidrogênio, uma alta concentração de hidrogênio não precisa estar sempre presente mesmo no ajuste de fermentação microbiana anormalmente excessiva e produção anormalmente alta de hidrogênio se a capacidade de consumo de hidrogênio for superior à da produção de hidrogênio. A medição do hidrogênio simultaneamente com metano e sulfeto de hidrogênio no LBT pode ser necessária para observar a troca de energia envolvida na interação dos produtores e consumidores de hidrogênio. A falta de gás hidrogênio na respiração exalada não deve ser interpretada como a ausência de produção de hidrogênio.
Um padrão comum visto no LBT é o fenômeno de duplo pico, onde existem dois padrões distintos de concentração de hidrogênio na respiração, com a primeira subida representando a fermentação do intestino delgado e a segunda subida representando a fermentação do cólon.29 Este padrão tem sido usado como critério para o diagnóstico do SIBO.4 Nosso perfil médio de hidrogênio mostra um padrão consistente com o de duplo pico, com um SEM mais alto observado nos dois picos (Fig. 5). Encontramos um aumento contínuo do hidrogênio de respiração durante todo o período de teste, sugerindo que o fenômeno de duplo pico poderia ser melhor explicado com base em um processo dinâmico pelo qual a quantidade de hidrogênio produzida pela fermentação excede intermitentemente a capacidade de bombeamento de hidrogênio para impulsionar um pico na concentração de hidrogênio. Assim, a concentração de hidrogênio no ar expirado aumenta quando a quantidade de hidrogênio excede a capacidade de consumo de hidrogênio, mas cai quando o hidrogênio produzido é consumido, pois a quantidade de hidrogênio disponível cai abaixo do ponto de saturação para sua conversão em metano ou sulfeto de hidrogênio. Além disso, não é surpreendente que tenha sido relatado que os picos de hidrogênio do “intestino delgado” e do “intestino grosso” não corresponderam às localizações de radionuclídeos cintilográficos.4
Este estudo analisou uma interpretação alternativa baseada no LBT com resultados simultâneos de hidrogênio, metano e sulfeto de hidrogênio, todos disponíveis no mesmo paciente. A idéia de que a concentração de hidrogênio no hálito pode depender da interação dos produtores e consumidores de hidrogênio fornece uma nova estrutura conceitual para a compreensão de alguns dos achados intrigantes observados durante um teste respiratório de lactulose e em vários estudos publicados envolvendo LBT e cintilografia simultânea. A adição de sulfureto de hidrogénio nas medições de gases no hálito é afectada não só pela redução do sulfato por bactérias redutoras de sulfatos, mas também por mecanismos de desintoxicação de múltiplos hospedeiros. O registro do gás metano como única via de consumo de hidrogênio no LBT leva a uma interpretação incompleta das complexas interações envolvidas. Esperamos que uma apreciação e uma melhor compreensão deste sistema dinâmico, considerando a produção de hidrogênio, bem como as múltiplas vias de consumo de hidrogênio, proporcionará aos pesquisadores uma abordagem mais completa para a revisão dos testes de respiração da lactulose e deverá oferecer as ferramentas necessárias para interpretar corretamente os testes de respiração da lactulose no cenário de doenças como SIBO e síndrome do intestino irritável.