腸易激綜合征癥狀與腸道氣體的研究進(jìn)展*

李 佩 張少波 蘇軍凱 劉 妍張鳴青#

廈門大學(xué)附屬東南醫(yī)院(解放軍第175醫(yī)院)消化內(nèi)科 南京軍區(qū)消化內(nèi)鏡中心1 (363000) 福建中醫(yī)藥大學(xué)2

?

腸易激綜合征癥狀與腸道氣體的研究進(jìn)展*

李 佩1,2張少波1,2蘇軍凱1劉 妍1張鳴青1,2#

廈門大學(xué)附屬東南醫(yī)院(解放軍第175醫(yī)院)消化內(nèi)科 南京軍區(qū)消化內(nèi)鏡中心1(363000) 福建中醫(yī)藥大學(xué)2

腸易激綜合征(IBS)是臨床較常見的慢性功能性腸道疾病，在我國發(fā)病率呈逐年上升趨勢。目前IBS病因和發(fā)病機(jī)制仍未完全闡明，可能與腸道氣體有關(guān)。腸道氣體通常由59% N2、21% H2、9% CO2、7% 甲烷(CH4)以及4% O2組成，其中H2和CH4僅由腸道細(xì)菌代謝產(chǎn)生。IBS患者常表現(xiàn)為腹脹等腸脹氣癥狀，提示存在腸道積氣。近年來，IBS癥狀與腸道氣體的關(guān)系備受關(guān)注，本文就IBS癥狀與腸道氣體的研究進(jìn)展作一綜述。

腸易激綜合征； 腸胃脹氣； 甲烷； 腸道氣體； 腸道微生態(tài)

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome, IBS)是臨床較常見的慢性功能性腸道疾病，主要表現(xiàn)為腹部不適、腹痛伴糞便性狀和(或)排便習(xí)慣改變，無器質(zhì)性疾病。西方國家IBS發(fā)病率約為15%～20%，我國發(fā)病率低于西方國家，約為5%～10%，但呈逐年上升趨勢[1-2]。盡管目前對(duì)IBS的研究不斷深入和發(fā)展，然而IBS病因和發(fā)病機(jī)制仍未完全闡明。研究顯示IBS的發(fā)生可能與腸道動(dòng)力改變、內(nèi)臟高敏感、腦-腸軸異常、腸道氣體等因素有關(guān)[3]。腸道氣體是由腸道細(xì)菌發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生的氣體，通常由59% N2、21% H2、9% CO2、7% 甲烷(CH4)以及4% O2組成。IBS患者常表現(xiàn)為腹脹等腸脹氣癥狀，提示存在腸道積氣。近年來，IBS癥狀與腸道氣體的關(guān)系備受關(guān)注，本文就IBS癥狀與腸道氣體的研究進(jìn)展作一綜述。

一、IBS癥狀與腸道氣體概述

IBS患者常主訴腹痛、腹脹等腸脹氣相關(guān)癥狀，且諸多研究表明腸道氣體與IBS發(fā)病相關(guān)[4]。Youn等[3]的研究表明，約50%～90%的IBS患者存在腹脹癥狀，與腸道氣體過多有關(guān)。因此認(rèn)為腸道氣體是引起IBS癥狀的關(guān)鍵因素。研究[5-7]顯示IBS患者與正常人相比腸腔內(nèi)氣體過多，表現(xiàn)為腹圍增加，且部分腹脹癥狀患者存在腸腔氣體清除受損和對(duì)腸腔氣體不耐受表現(xiàn)。推測IBS患者腸道積氣可能與下述因素有關(guān)：患者咽下氣體過多；腸道細(xì)菌過度繁殖、菌群改變等引起菌群失調(diào)，使食物殘?jiān)瘮‘a(chǎn)氣增多；腸道運(yùn)動(dòng)功能紊亂，導(dǎo)致腸道氣體排出、清除受阻等。

二、IBS患者腸道氣體產(chǎn)生的機(jī)制

1. IBS患者腸道氣體與食物的關(guān)系：Simrén等[8]采用問卷調(diào)查對(duì)330例符合羅馬Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的IBS患者和80名健康志愿者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)209例患者的胃腸道癥狀與食物有關(guān)，腹痛和腹脹是主要癥狀，尤其進(jìn)食富含碳水化合物、脂肪、咖啡、酒精等產(chǎn)氣食物可導(dǎo)致腹脹癥狀加重，表明食物與腸道氣體產(chǎn)生有顯著關(guān)系；而減少產(chǎn)氣食物的攝入，肛門氣體排出量明顯減少，消化道癥狀明顯改善。Posserud等[9]亦得出類似結(jié)論。B?hn等[10]的研究顯示，IBS患者進(jìn)食低碳水化合物飲食(低產(chǎn)氣食物)和傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IBS患者專用飲食均可減輕患者胃腸道癥狀，但進(jìn)食低碳水化合物飲食的患者癥狀改善更為明顯。上述研究提示IBS患者腸道氣體量與所進(jìn)食物密切相關(guān)。

2. IBS患者腸道運(yùn)動(dòng)異常與腸道積氣：胃腸動(dòng)力異常是IBS癥狀發(fā)生的主要病理生理學(xué)基礎(chǔ)。腸道靠推進(jìn)運(yùn)動(dòng)將腸內(nèi)容物向前推進(jìn)，此種運(yùn)動(dòng)由腸道平滑肌的兩種電生理慢波進(jìn)行調(diào)控，頻率分別為6次/min和3次/min。正常生理情況下6次/min慢波占90%，3次/min慢波占10%，兩種慢波比率發(fā)生改變可導(dǎo)致腸道運(yùn)動(dòng)異常，IBS患者3次/min的比率占40%，此可能是IBS腸道動(dòng)力異常的基礎(chǔ)。Serra等[11]對(duì)正常人和IBS患者以12 mL/min的速率向空腸灌注混合氣體(N288%、CO26.5%、O25.5%)，并加入不被吸收的0.5%六氟化硫(SF6)作為標(biāo)記，結(jié)果顯示正常人肛門氣體排出量與灌注量達(dá)到平衡，腸道無明顯積氣，而IBS患者肛門氣體排出量明顯減少，發(fā)生氣體潴留的比例顯著高于正常人，且以便秘為主的IBS患者氣體潴留量較以腹瀉為主的患者顯著升高，表明患者腸道排出氣體的功能明顯減弱。

3. IBS患者腸道積氣與腸道菌群紊亂的關(guān)系：從系統(tǒng)性疾病(如過度肥胖)到胃腸道功能紊亂(如IBS)等多種疾病的發(fā)生均與腸道菌群失調(diào)有關(guān)。目前諸多研究發(fā)現(xiàn)，IBS患者腸道菌群出現(xiàn)數(shù)量、種類等變化。Nobeak等[12]分析結(jié)腸菌群發(fā)現(xiàn)，IBS患者結(jié)腸微生態(tài)異常、產(chǎn)氣菌群增多，口服活菌制劑后不僅能糾正腸道菌群失調(diào)，亦可明顯減少患者排氣次數(shù)，提示IBS患者腸道積氣與腸道微生態(tài)異常有關(guān)。此外，關(guān)于小腸細(xì)菌過度生長(small intestinal bacterial over-growth, SIBO)與IBS發(fā)病的報(bào)道較多，Pimentel等[13]的研究顯示，111例SIBO患者中93例伴有IBS癥狀，給予抗菌藥物治療后，35%的患者癥狀緩解。上述研究證實(shí)IBS患者腸道氣體與腸道菌群異常有關(guān)。

三、H2、CH4與IBS

腸腔氣體主要包括N2、O2、CO2、H2和CH4，其中CO2、H2和CH4可由結(jié)腸細(xì)菌酵解未被宿主消化、吸收的食物以及結(jié)腸黏膜內(nèi)源基質(zhì)產(chǎn)生，但CO2還可由細(xì)胞代謝產(chǎn)生，而H2和CH4僅由細(xì)菌代謝產(chǎn)生，因此腸道中H2或CH4水平升高提示腸道細(xì)菌對(duì)攝入的可發(fā)酵物質(zhì)(碳水化合物和氨基酸)代謝增加[14]。盡管難以準(zhǔn)確定量腸腔氣體，但其與多種腸道功能紊亂的發(fā)生有關(guān)，引起多種消化道癥狀，F(xiàn)urnari等[15]的研究顯示，CH4與便秘型IBS、功能性便秘密切相關(guān)。Rana等[14]指出，給予IBS患者可酵解的寡糖、雙糖、單糖和多元醇(FODMAPs)飲食，可導(dǎo)致患者癥狀加重，相關(guān)機(jī)制與食物被結(jié)腸細(xì)菌酵解后產(chǎn)生H2、CH4增加有關(guān)。Ong等[16]的研究顯示，給予IBS患者FODMAPs飲食后，患者呼出H2水平較健康對(duì)照組明顯升高，提示FODMAPs飲食可促進(jìn)H2產(chǎn)生，從而導(dǎo)致IBS癥狀。de Roest等[17]的研究亦得出相似結(jié)論。Kumar等[18]對(duì)IBS患者和健康人在禁食狀態(tài)下呼氣中的H2水平進(jìn)行研究，結(jié)果顯示IBS患者較正常人呼氣中的H2水平顯著升高，且IBS患者的排便次數(shù)與H2水平呈正相關(guān)。Zhu等[19]對(duì)IBS患者研究顯示，呼氣中的H2水平與腹脹程度和腹鳴頻率呈正相關(guān)，但后兩者亦與內(nèi)臟高敏感相關(guān)，相關(guān)結(jié)論有待進(jìn)一步證實(shí)。朱艷艷等[20]對(duì)IBS患者腸道氣體與腸道癥狀的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果顯示IBS組腸道氣體中的H2和CH4濃度均高于健康對(duì)照組，其中腹瀉型IBS腸道氣體以H2為主，便秘型以CH4為主，混合型以H2和CH4為主。

Sahakian等[21]的研究指出，CH4水平與胃腸功能紊亂相關(guān)，尤其與慢性便秘、便秘型IBS等疾病關(guān)系密切。Rana等[14]的研究指出，產(chǎn)CH4者的腸道平均傳輸時(shí)間為84.6 h，而不產(chǎn)CH4者的平均傳輸時(shí)間為48.6 h，提示CH4與胃腸動(dòng)力減弱有關(guān)。然而，Di Stefano等[22]的研究表明，IBS患者和健康對(duì)照者中直腸CH4水平無明顯差異，且直腸中CH4水平與IBS患者的消化道癥狀無相關(guān)性；此外，IBS各亞型的直腸CH4水平亦無明顯差異。

四、腸腔氣體測定

1. 氫呼氣試驗(yàn)(hydrogen breath test, HBT)：1961年Nelsen首次建立了HBT，最初用于診斷乳糖吸收不良癥，因其具有簡便、迅速、無創(chuàng)傷等優(yōu)點(diǎn)，受到消化科醫(yī)師的重視。1984年國內(nèi)開始使用 HBT 診斷乳糖不耐受癥[23]。近年來因試驗(yàn)儀器的改進(jìn)，如微量氫氣分析儀的問世，使該試驗(yàn)的臨床應(yīng)用得到進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)已廣泛用于胃腸疾病的診斷。

腸道細(xì)菌對(duì)糖類酵解是人體呼氣中H2的惟一來源。結(jié)腸是人體產(chǎn)生H2的主要部位，當(dāng)腸腔內(nèi)有2 g以上的糖類物質(zhì)發(fā)酵，其中約14%～21%的H2彌散入血，循環(huán)至肺部呼出，即可測及呼氣中H2含量明顯增加[24]。 研究[25]表明，部分接受HBT的IBS患者可能不存在產(chǎn)H2菌或產(chǎn)生的H2被體內(nèi)產(chǎn)CH4菌等其他H2消耗性細(xì)菌所消耗，從而導(dǎo)致HBT假陰性，故同時(shí)測定呼氣中H2和CH4水平可提高診斷IBS的敏感性和特異性。以往諸多臨床研究[26-28]采用HBT預(yù)測SIBO以輔助診斷IBS。然而，Shah等[29]行meta分析顯示，HBT鑒別IBS患者與正常人群的敏感性和特異性分別為43.6%和83.6%，但HBT異常不能證明存在SIBO，僅提示腸道菌群紊亂。此外，有研究[30-31]對(duì)HBT診斷IBS的準(zhǔn)確性進(jìn)行了質(zhì)疑，認(rèn)為其不能有效鑒別IBS患者與正常人群，僅提示IBS患者的氣體樣癥狀是繼發(fā)于腸道細(xì)菌酵解增加所導(dǎo)致。綜上所述，HBT診斷IBS的有效性仍需研究證實(shí)。

2. 非呼氣試驗(yàn)：對(duì)于腸腔氣體容量的檢測，最初采用人體體積描記法[32]。近年有研究[33]采用CT掃描技術(shù)測定腸腔氣體。Bendezú等[34]采用腹部CT掃描對(duì)IBS患者的腸道氣體容量進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示有一過性腹脹等癥狀的IBS患者腸道氣體容量較健康對(duì)照組顯著增多。腹部平片分析法亦可測定腸腔氣體容量，Koide等[35]的研究通過該技術(shù)檢測腸腔氣體容量，結(jié)果顯示IBS患者腸腔氣體容量顯著高于健康對(duì)照組。Chami等[36]亦采用計(jì)算腹部平片腸道氣體總面積的方法對(duì)腸道氣體進(jìn)行評(píng)估，由放射學(xué)醫(yī)師和胃腸病學(xué)醫(yī)師標(biāo)明照片上的氣體輪廓，再經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算面積得到氣體容量。

Tomlin等[37]通過直腸收集10名健康人的24 h胃腸氣體，采用氣相色譜法分析氣體量，結(jié)果顯示總氣體量為476～1 491 mL，平均705 mL，其中H2361 mL，CH468 mL，CO268 mL。朱艷艷等[20]亦通過氣相色譜法定性定量分析60例IBS患者腸道氣體成分，結(jié)果顯示腸腔氣體主要由H2、CH4、CO2、N2、O2以及硫化氫(H2S)等組成。Di Stefano等[22]采用直腸置管對(duì)IBS患者直腸氣體進(jìn)行取樣、測量H2和CH4的濃度，結(jié)果表明該法具有較好的重復(fù)性，結(jié)論可靠。然而，上述研究僅測量了直腸氣體，不能代表整個(gè)腸道中的氣體變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能與實(shí)際存在偏差。

五、結(jié)語

綜上所述，IBS患者癥狀與腸道氣體有關(guān)，但目前缺乏客觀、可靠、簡便的診斷腸道氣體的方法，此阻礙了對(duì)IBS與腸道氣體關(guān)系的深入研究。因此，在今后的研究中，需著重探討測定腸道氣體的有效方法，并深入了解IBS患者腸道中各種氣體及其相應(yīng)產(chǎn)物的變化，從而明確IBS癥狀與腸道氣體的關(guān)系，為IBS的治療提供幫助。

1 Chang FY, Lu CL. Irritable bowel syndrome in the 21st century: perspectives from Asia or South-east Asia[J]. J Gastroenterol Hepatol, 2007, 22 (1): 4-12.

2 沈峰，李定國，周惠清，等. 上海市松江社區(qū)居民腸易激綜合征流行病學(xué)調(diào)查[J]. 中華消化雜志, 2011, 31 (10): 663-668.

3 Youn YH, Park JS, Jahng JH, et al. Relationships among the lactulose breath test, intestinal gas volume, and gastrointestinal symptoms in patients with irritable bowel syndrome[J]. Dig Dis Sci, 2011, 56 (7): 2059-2066.

4 曹曙光，吳萬春. 腸易激綜合征腸道氣體的研究進(jìn)展[J]. 國外醫(yī)學(xué)(消化系疾病分冊), 2003, 23 (5): 273-275.

5 Lewis MJ, Reilly B, Houghton LA, et al. Ambulatory abdominal inductance plethysmography: towards objective assessment of abdominal distension in irritable bowel syndrome[J]. Gut, 2001, 48 (2): 216-220.

6 Salvioli B, Serra J, Azpiroz F, et al. Origin of gas retention and symptoms in patients with bloating[J]. Gastroenterology, 2005, 128 (3): 574-579.

7 Hernando-Harder AC, Serra J, Azpiroz F, et al. Colonic responses to gas loads in subgroups of patients with abdominal bloating[J]. Am J Gastroenterol, 2010, 105 (4): 876-882.

8 Simrén M, M?nsson A, Langkilde AM, et al. Food-related gastrointestinal symptoms in the irritable bowel syndrome[J]. Digestion, 2001, 63 (2): 108-115.

9 Posserud I, Strid H, St?rsrud S, et al. Symptom pattern following a meal challenge test in patients with irritable bowel syndrome and healthy controls[J]. United European Gastroenterol J, 2013, 1 (5): 358-367.

10 B?hn L, St?rsrud S, Liljebo T, et al. Diet low in FODMAPs reduces symptoms of irritable bowel syndrome as well as traditional dietary advice: a randomized controlled trial[J]. Gastroenterology, 2015, 149 (6): 1399-1407.

11 Serra J, Azpiroz F, Malagelada JR. Impaired transit and tolerance of intestinal gas in the irritable bowel syndrome[J]. Gut, 2001, 48 (1): 14-19.

12 Nobaek S, Johansson ML, Molin G, et al. Alteration of intestinal microflora is associated with reduction in abdominal bloating and pain in patients with irritable bowel syndrome[J]. Am J Gastroenterol, 2000, 95 (5): 1231-1238.

13 Pimentel M, Chow EJ, Lin HC. Normalization of lactulose breath testing correlates with symptom improvement in irritable bowel syndrome. a double-blind, randomized, placebo-controlled study[J]. Am J Gastroenterol, 2003, 98 (2): 412-419.

14 Rana SV, Malik A. Breath tests and irritable bowel syndrome[J]. World J Gastroenterol, 2014, 20 (24): 7587-7601.

15 Furnari M, Savarino E, Bruzzone L, et al. Reassessment of the role of methane production between irritable bowel syndrome and functional constipation[J]. J Gastrointestin Liver Dis, 2012, 21 (2): 157-163.

16 Ong DK, Mitchell SB, Barrett JS, et al. Manipulation of dietary short chain carbohydrates alters the pattern of gas production and genesis of symptoms in irritable bowel syndrome[J]. J Gastroenterol Hepatol, 2010, 25 (8): 1366-1373.

17 de Roest RH, Dobbs BR, Chapman BA, et al. The low FODMAP diet improves gastrointestinal symptoms in patients with irritable bowel syndrome: a prospective study[J]. Int J Clin Pract, 2013, 67 (9): 895-903.

18 Kumar S, Misra A, Ghoshal UC. Patients with irritable bowel syndrome exhale more hydrogen than healthy subjects in fasting state[J]. J Neurogastroenterol Motil, 2010, 16 (3): 299-305.

19 Zhu Y, Zheng X, Cong Y, et al. Bloating and distention in irritable bowel syndrome: the role of gas production and visceral sensation after lactose ingestion in a population with lactase deficiency[J]. Am J Gastroenterol, 2013, 108 (9): 1516-1525.

20 朱艷艷，羅和生. 腸易激綜合征患者腸道氣體與腸道癥狀的關(guān)系[J]. 中華消化雜志, 2013, 33 (10): 703-705.

21 Sahakian AB, Jee SR, Pimentel M. Methane and the gastrointestinal tract[J]. Dig Dis Sci, 2010, 55 (8): 2135-2143.

22 Di Stefano M, Mengoli C, Bergonzi M, et al. Breath methane excretion is not an accurate marker of colonic methane production in irritable bowel syndrome[J]. Am J Gastroenterol, 2015, 110 (6): 891-898.

23 馮雯，范一宏. 氫呼氣試驗(yàn)在胃腸疾病診斷中的應(yīng)用[J]. 國際消化病雜志, 2010, 30 (5): 270-272.

24 Simrén M, Stotzer PO. Use and abuse of hydrogen breath tests[J]. Gut, 2006, 55 (3): 297-303.

25 李寧寧. 氫氣結(jié)合甲烷氣呼氣試驗(yàn)檢測腸易激綜合征患者小腸細(xì)菌過度生長[D]. 北京： 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院, 2013.

26 Pimentel M, Park S, Mirocha J, et al. The effect of a nonabsorbed oral antibiotic (rifaximin) on the symptoms of the irritable bowel syndrome: a randomized trial[J]. Ann Intern Med, 2006, 145 (8): 557-563.

27 Sharara AI, Aoun E, Abdul-Baki H, et al. A randomized double-blind placebo-controlled trial of rifaximin in patients with abdominal bloating and flatulence[J]. Am J Gastroenterol, 2006, 101 (2): 326-333.

28 Walters B, Vanner SJ. Detection of bacterial overgrowth in IBS using the lactulose H2 breath test: comparison with 14C-D-xylose and healthy controls[J]. Am J Gastroenterol, 2005, 100 (7): 1566-1570.

29 Shah ED, Basseri RJ, Chong K, et al. Abnormal breath testing in IBS: a meta-analysis[J]. Dig Dis Sci, 2010, 55 (9): 2441-2449.

30 Bratten JR, Spanier J, Jones MP. Lactulose breath testing does not discriminate patients with irritable bowel syndrome from healthy controls[J]. Am J Gastroenterol, 2008, 103 (4): 958-963.

31 Posserud I, Stotzer PO, Bj?rnsson ES, et al. Small intestinal bacterial overgrowth in patients with irritable bowel syndrome[J]. Gut, 2007, 56 (6): 802-808.

32 Scaldaferri F, Nardone O, Lopetuso LR, et al. Intestinal gas production and gastrointestinal symptoms: from pathogenesis to clinical implication[J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci, 2013, 17 Suppl 2: 2-10.

33 Mc Williams SR, Mc Laughlin PD, O’Connor OJ, et al. Computed tomography assessment of intestinal gas volumes in functional gastrointestinal disorders[J]. J Neurogastroenterol Motil, 2012, 18 (4): 419-425.

34 Bendezú RA, Barba E, Burri E, et al. Intestinal gas content and distribution in health and in patients with functional gut symptoms[J]. Neurogastroenterol Motil, 2015, 27 (9): 1249-1257.

35 Koide A, Yamaguchi T, Odaka T, et al. Quantitative analysis of bowel gas using plain abdominal radiograph in patients with irritable bowel syndrome[J]. Am J Gastroenterol, 2000, 95 (7): 1735-1741.

36 Chami TN, Schuster MM, Bohlman ME, et al. A simple radiologic method to estimate the quantity of bowel gas[J]. Am J Gastroenterol, 1991, 86 (5): 599-602.

37 Tomlin J, Lowis C, Read NW. Investigation of normal flatus production in healthy volunteers[J]. Gut, 1991, 32 (6): 665-669.

(2016-01-07收稿；2016-03-03修回)

Progress in Study on Symptoms of Irritable Bowel Syndrome and Intestinal Gas

LIPei1,2,ZHANGShaobo1,2,SUJunkai1,LIUYan1,ZHANGMingqing1,2.

1DepartmentofGastroenterology,theAffiliatedSoutheastHospitalofXiamenUniversity(the175thHospitalofPLA);DigestiveEndoscopyCenterofNanjingMilitaryCommand,Zhangzhou,FujianProvince(363000);2FujianUniversityofTraditionalChineseMedicine,Fuzhou

ZHANG Mingqing, Email: zmqing8084@sina.com

Irritable bowel syndrome (IBS) is a commonly seen chronic functional bowel disease, the prevalence showed a rising trend in recent year in China. At present, the etiology and pathogenesis of IBS have not yet been fully elucidated, and may be related to intestinal gas. Intestinal gas is usually composed of 59% N2, 21% H2, 9% CO2, 7% methane (CH4) and 4% O2, in which H2and CH4are produced only by intestinal bacteria metabolism. IBS patients usually manifested as having abdominal distension and symptoms of flatulence, suggesting the occurrence of accumulation of intestinal gas. In recent years, the relationship between symptoms of IBS and intestinal gas has attracted much attention. This article reviewed the progress in study on symptoms of IBS and intestinal gas.

Irritable Bowel Syndrome; Flatulence; Methane; Intestinal Gas; Intestinal Microbiota

10.3969/j.issn.1008-7125.2016.10.012

吳階平醫(yī)學(xué)基金會(huì)資助項(xiàng)目(320.6750.15231)

#本文通信作者，Email: zmqing8084@sina.com