Discuție
Impactul producătorilor de hidrogen și al consumatorilor de hidrogen (metanogeni și bacterii reducătoare de sulfat) care modifică disponibilitatea hidrogenului în respirația expirată nu a fost luat în considerare sau evaluat în mod adecvat. La rândul său, interpretarea rezultatelor LBT s-a bazat pe o imagine incompletă. Pe măsură ce consumatorii de hidrogen transformă hidrogenul în metan și hidrogen sulfurat, cantitatea de H2 rămasă, care intră în circulație și apare în respirația expirată scade. Având în vedere că gazcromatografele disponibile în comerț măsoară doar H2 și CH4, ar putea ca abordarea actuală în interpretarea rezultatelor gazului din respirație să fie eronată atunci când se observă doar o parte a schimbului de gaze?
Concentrația de hidrogen a crescut pe parcursul perioadei de 3 ore (Fig. 1), în timp ce H2S a scăzut continuu față de valoarea inițială (Fig. 3) în aceeași perioadă. Deoarece hidrogenul sulfurat este transformat din hidrogen, ne-am fi putut aștepta să vedem o creștere proporțională a hidrogenului sulfurat odată cu creșterea hidrogenului.3, 10 Având în vedere natura extrem de toxică a hidrogenului sulfurat, o astfel de creștere proporțională ar putea fi dăunătoare pentru gazda umană. Astfel, absența unei relații directe, proporționale între hidrogen și hidrogenul sulfurat este în concordanță cu existența cunoscută a unui mecanism eficient al gazdei pentru eliminarea și prevenirea acumulării acestui gaz prin detoxifiere.11 Se știe că H2S este detoxificat de mucoasa colonică prin oxidare,11, 12 de hepatocite prin metabolism oxidativ,13 și de sânge prin intermediul enzimei tiol metiltransferază14, 15 Mecanismele suplimentare de detoxifiere includ expulzarea gazelor intestinale prin eliminarea flatusului și excreția gazelor pe căi pulmonare și nepulmonare, cum ar fi pielea.12, 15 Deoarece concentrația de hidrogen continuă să crească pe parcursul perioadei de 3 ore, în timp ce concentrația de hidrogen sulfurat scade, o posibilă interpretare este aceea că reducerea sulfatului pentru transformarea hidrogenului în hidrogen sulfurat este saturabilă, dar detoxifierea hidrogenului sulfurat nu este. Această explicație ar explica o scădere continuă a concentrației de hidrogen sulfurat în timp ce concentrația de hidrogen crește și ar putea explica scăderea abruptă a concentrației medii de H2S observată la 90 de minute (Fig. 3). Diferența observată în concentrațiile medii de H2S la început și la sfârșit (tabelul 2) sugerează, de asemenea, că mecanismul de detoxifiere nu este saturat pe parcursul celor 3 h.
Levitt a raportat că majoritatea gazelor microbiene produse la persoanele sănătoase sunt de origine colonică.16 De mult timp s-a așteptat ca timpul de creștere a hidrogenului din respirație în timpul LBT să coincidă cu sosirea lactulozei în colon (cecum). Acest lucru a dus la utilizarea LBT pentru măsurarea timpului de tranzit orocecal, pe baza ideii că creșterea concentrației de hidrogen în aerul expirat ar trebui să coincidă cu sosirea lactozei în cecum, unde ar începe fermentarea pe măsură ce substratul fermentabil întâlnește comunitatea microbiană din colon. Cu toate acestea, există multe constatări care ar contrazice această interpretare tradițională. De exemplu, există adesea o discordanță inexplicabilă între timpul de tranzit orocecal presupus, măsurat prin „timpul până la creșterea concentrației de hidrogen din respirație” și sosirea în cecal a unui trasor radioactiv.4 Aceste observații ar putea avea o interpretare alternativă bazată pe echilibrul dinamic între producția și consumul de hidrogen prin metanogeneză sau reducerea sulfatului. Sosirea cecală scintigrafică ar putea indica sosirea capului de bolus de lactuloză în cecum. Cu toate acestea, hidrogenul din respirație ar crește doar atunci când producția de hidrogen a depășit procesele de consum de hidrogen. Astfel, timpul de creștere pentru hidrogenul din respirație ar fi întotdeauna mai târziu decât intrarea cecală scintigrafică.
Într-un studiu realizat de Yu și colab., scintigrafia orocecală a fost comparată cu rezultatele LBT; acești autori au constatat că, în majoritatea cazurilor, timpul de creștere a hidrogenului din respirație a avut loc după intrarea cecală prin scintigrafie.17 Acest studiu a concluzionat că, având în vedere relația temporală dintre scintigrafie și testarea respirației, LBT nu este fiabilă pentru diagnosticarea SIBO.17 Această discrepanță ar putea fi explicată prin activitatea microbilor consumatori de hidrogen. Deoarece hidrogenul gazos este utilizat rapid de către consumatorii de hidrogen în metanogeneză sau în reducerea sulfatului, timpul „întârziat” de creștere a hidrogenului din respirație, în comparație cu sosirea cecală scintigrafică, ar putea fi explicat după cum urmează: la intrarea în cecum, lactuloza este fermentată și se produce hidrogen, dar hidrogenul nu apare în respirația expirată până când căile consumatoare de hidrogen nu sunt saturate. Acest proces dinamic de schimb de energie este mascat și mai mult de interpretare atunci când hidrogenul sulfurat nu este măsurat la pacienții dependenți de reducerea sulfatului ca și cale de consum de hidrogen. În timpul scintigrafiei, punctul final al timpului de tranzit orocecal este măsurat ca sosire a markerilor radionuclizi în cecum.7, 9, 18, 19 În schimb, timpul de creștere a hidrogenului din respirație depinde atât de contactul substratului fermentabil cu microbii producători de hidrogen, cât și de interacțiunea acestora cu microbii consumatori de hidrogen de-a lungul întregului tract intestinal. Ca atare, ar trebui să existe o întârziere între măsurătorile hidrogenului din respirație și sosirea trasorului radioactiv în cecum și creșterea hidrogenului din respirație.17, 20-23 Nu există niciun motiv pentru ca tranzitul scintigrafic și LBT să corespundă perfect în ceea ce privește momentul. Sunt necesare studii suplimentare pentru a evalua efectele H2S în raport cu timpul de tranzit orocecal, având în vedere modificările semnificative observate în concentrația de H2S la 90 de minute (Fig. 3).
De multe ori, în interpretarea LBT, termenul „neproducători de hidrogen” este utilizat pentru un profil al concentrației de hidrogen care este o „linie plată”.7, 18, 22, 24-28 Această idee că unii indivizi pot fi neproducători de hidrogen intră în conflict cu studiile publicate care descriu includerea universală în microbiota intestinală umană a Bacteroidetes, un phylum de specii producătoare de hidrogen.3, 5 Atunci când am evaluat subiecții cu o evoluție în timp a hidrogenului „aplatizată”, am constatat prezența concomitentă a metanului și a hidrogenului sulfurat în respirația expirată, sugerând că hidrogenul a fost produs ca parte inițială a fermentației de către microbi, dar că a fost transformat complet în aceste alte gaze microbiene (Fig. 4). Rezultatele noastre susțin faptul că consumatorii de hidrogen au puncte de saturație relativ scăzute și își ating rapid limitele. Abia atunci hidrogenul gazos va începe să se acumuleze și să intre în circulație, ceea ce duce la apariția sa în respirația expirată și la înregistrarea sa ca o creștere a concentrației de H2 în respirație la LBT. Pe baza interpretării noastre, în cazul în care producția de hidrogen nu depășește pragul de saturație pentru utilizarea hidrogenului de către consumatorii de hidrogen în timpul unui LBT de 3 ore, este posibil să nu existe niciun hidrogen măsurabil care să ajungă în respirația expirată, ceea ce duce la un profil de hidrogen „plat”. Cu toate acestea, doar testarea respirației nu poate oferi o privire detaliată asupra punctelor de saturație implicate în cinetica gazului, ci oferă mai degrabă concentrații finale măsurabile de gaz.
În prezent, o concentrație maximă de hidrogen care depășește 20 ppm este adesea utilizată ca un criteriu de prag pentru a determina o LBT anormală. Conform acestei utilizări, un profil de hidrogen plat nu ar fi considerat anormal. Cu toate acestea, pe baza schimbului de energie care implică consumatori de hidrogen, nu este necesar ca o concentrație ridicată de hidrogen să fie întotdeauna prezentă chiar și în cazul unei fermentații microbiene anormal de excesive și al unei producții de hidrogen anormal de ridicate, dacă capacitatea de consum de hidrogen ar depăși-o pe cea de producție de hidrogen. Măsurarea hidrogenului simultan cu metanul și hidrogenul sulfurat pe LBT poate fi necesară pentru a observa schimbul de energie implicat în interacțiunea dintre producătorii de hidrogen și consumatorii de hidrogen. Lipsa hidrogenului gazos în respirația expirată nu trebuie interpretată ca o absență a producției de hidrogen.
Un model comun observat în LBT este fenomenul de vârf dublu, în care există două modele distincte de creștere și scădere a concentrației de hidrogen din respirație, prima creștere reprezentând fermentația intestinului subțire și cea de-a doua creștere reprezentând fermentația colonică.29 Acest model a fost utilizat ca un criteriu pentru diagnosticarea SIBO.4 Profilul nostru mediu de hidrogen arată un model în concordanță cu vârful dublu, cu un SEM mai mare observat la cele două vârfuri (Fig. 5). Am constatat o creștere continuă a hidrogenului din aerul expirat pe parcursul întregii perioade de testare, sugerând că fenomenul de vârf dublu ar putea fi explicat mai bine pe baza unui proces dinamic prin care cantitatea de hidrogen produsă de fermentație depășește intermitent capacitatea de consum de hidrogen pentru a determina un vârf al concentrației de hidrogen. Astfel, concentrația de hidrogen din aerul expirat crește atunci când cantitatea de hidrogen depășește capacitatea de consum de hidrogen, dar scade atunci când hidrogenul produs este consumat, deoarece cantitatea de hidrogen disponibil scade sub punctul de saturație pentru transformarea sa în metan sau în hidrogen sulfurat. În plus, nu este surprinzător faptul că s-a raportat că vârfurile „intestinului subțire” și „intestinului gros” ale hidrogenului din respirație nu se potrivesc cu locațiile radionuclizilor scintigrafici.4
Acest studiu a analizat o interpretare alternativă bazată pe LBT cu rezultate concomitente ale concentrației de hidrogen, metan și hidrogen sulfurat, toate disponibile de la același pacient. Ideea că concentrația de hidrogen din respirație poate depinde de interacțiunea dintre producătorii și consumatorii de hidrogen oferă un cadru conceptual nou pentru înțelegerea unora dintre constatările derutante observate în timpul unui test de respirație cu lactuloză și în mai multe studii publicate care implică LBT și scintigrafia simultană. Adăugarea hidrogenului sulfurat în măsurătorile gazelor respiratorii este afectată nu numai de reducerea sulfatului de către bacteriile sulfato-reducătoare, ci și de multiple mecanisme de detoxifiere ale gazdei. Înregistrarea gazului metan ca unică cale de consum de hidrogen la LBT duce la o interpretare incompletă a interacțiunilor complexe implicate. Sperăm că o apreciere și o mai bună înțelegere a acestui sistem dinamic, luând în considerare atât producția de hidrogen, cât și căile multiple de consum de hidrogen, va oferi cercetătorilor o abordare mai completă a analizei testelor de respirație cu lactuloză și ar trebui să ofere instrumentele necesare pentru interpretarea corectă a testelor de respirație cu lactuloză în cadrul unor boli precum SIBO și sindromul colonului iritabil.
.