打嗝放屁是病吗？肠道菌群与肠道气体的关系

我们知道肠道微生物群影响健康。然而肠道的内部工作机制较为复杂，不仅有各种微生物，也包括它们产生的气体，比如二氧化碳、氢、甲烷和硫化氢以及各种微量气体，都是由肠道内的化学相互作用和微生物群产生的。

分析这些肠道气体及其对饮食变化的反应可以揭示肠道微生物群的产物和功能及其对人类健康的影响。更好地理解肠道内产生气体的复杂相互作用将提高我们预防、诊断、治疗和监测许多胃肠道疾病的能力。

肠道气体组成及生产来源

主要的肠道气体是氮（N2）、氧（O2）、CO2、H2和CH4，而其他微量气体（如H2S、NO和含硫化合物）的浓度是微量的。

在肠道，O2(只)和N2(大部分)来自吞下空气，由于N2在通过肠道时没有被吸收或代谢，因此其水平在整个胃肠道中保持相当稳定。相反，肠道在整个长度上都变得厌氧，随着腔内微生物数量的增加，氧气浓度逐步降低。因此，结肠中的O2浓度非常低(图2b)。胃和小肠中的CO2部分是通过化学反应产生的，尽管有些是吞咽后经过呼吸系统而与胃中的气体混合的。在小肠近端，由胰腺分泌的重碳酸盐(HCO3−)与十二指肠食道的盐酸(HCl)含量发生化学反应，使腔内pH值从酸性(~3)增加到接近中性(~7.4)，并产生CO2。

在小肠末端和结肠中，肠道产气主要来自微生物群， H2和CO2在碳水化合物的发酵过程中释放出来，而内源性蛋白质和膳食蛋白则在较小程度上发酵，而CH4是结肠中的古细菌通过CO2和H2的代谢产生的。蛋白质发酵过程中，还原硫的细菌会还原硫酸盐和亚硫酸盐，从而产生H2S和含硫的微量气体。

个体之间的产气方式存在很大差异，已发现与肠道菌群的性质和可用的底物（主要是食物）有关。

肠道病理生理学中的肠道气体

胃肠道气体通常被认为是引起多种胃肠道症状的原因，这些症状可能发生在健康人或胃肠道疾病患者身上。

排出气体——打嗝放屁

过度打嗝可能是由于非自愿吸入食道的空气排出（胃上打嗝）或吞咽的空气或气体饮料排出（胃打嗝）。

排气（胀气）是正常现象，但如果（或被认为）过多和/或恶臭，则可能是一个问题。过度胀气是吃了富含不易消化但可高度发酵的碳水化合物的食物的症状之一。

然而，一般来说，腹胀伴或不伴腹痛与产气过量无关，而是内脏敏感性改变的表现，或者在某些个体中，通过蠕动推进清除腔中气体的能力。

例如，在健康人和IBS患者中，服用乳果糖（一种不可消化的双糖）与结肠产气（如呼吸中H2水平显著增加所示）和腹胀有关，但只有IBS患者出现疼痛和腹胀症状。在摄入菊粉（一种高度发酵的益生元）后也有类似的发现，之后MRI显示的气态结肠扩张与IBS患者的疼痛有关，但在健康人中没有。

总的来说，排气（放P）的一些原因如下：

气体积聚

滞留在结肠中的未消化食物残渣会增加结肠细菌的发酵，从而产生气体。

吞咽空气

吞咽空气的无意识习惯会在胃中积聚，但最终会以胀气的形式逃逸。肌肉发生变化后，空气会被排入胃中，这些变化允许吸入空气，并且试图通过打嗝排出空气的尝试无效。

低胃酸

这种胃酸过少的情况会抑制消化运动并引发消化紊乱，从而增加细菌发酵。在胃酸过低的情况下，未消化的食物颗粒会被某些细菌代谢，从而导致腹胀和排气。

便秘

食物在消化系统中停留的时间越长，细菌发酵和肠道气体产生过多的风险就越大。

肠道微生物群异常

产生的气体取决于肠道微生物群的健康状况。存在于消化系统中的支持性细菌和有害细菌的组成因人而异。这种微生物组组成会容易产生过多的气体。肠道气体也可能对肠道产生直接影响，除了通过所谓的气体传递素效应增加肠道容积的作用外。例如，CH4在减缓胃肠运动中的作用或H2S在调节运动和内脏敏感性中的作用已被记录。

肠道菌群和肠道气体之间的关系

肠道菌群的组成在个体内部和个体之间都存在着相当大的差异，肠道菌群是小肠和结肠中气体产生的来源。在从门到种的多个层次上对肠道微生物群的个体成分进行了广泛的研究。虽然肠道菌群的丰度比例差异很大，但在每人平均160种左右的菌群中，有5种占绝大多数，其中大多数属于拟杆菌门和厚壁菌门。已知拟杆菌属的细菌利用多种基质产生气体和进行一般代谢。然而，尽管厚壁菌门的细菌占了结肠内物种多样性的一半以上，但它们的全部功能，包括发酵和产气方面的功能，仍有待于充分探索。

许多因素影响肠道菌群的组成。根据功能和微环境的变化，在胃肠道中的部位决定了存在的微生物的数量和类型。胃中的微生物含量低，每毫升最多限于约103个微生物细胞，而微生物数量沿肠道长度增加，在结肠中达到每毫升1010~1012个微生物细胞（图2a）。由于2岁以后肠道菌群的组成在个体中更稳定，因此2岁之前和之后的气体分布有很大不同。产生的气体的体积和形状很大程度上取决于细菌和基质的丰度。在健康个体的胃肠道中，近端小肠产生的气体水平最低，而在回肠以及结肠中的气体产生明显增加。

尽管微生物成分多样，但肠道微生物群具有类似于器官的关键功能特征。膳食碳水化合物的微生物发酵主要导致气体和短链脂肪酸（SCFAs）的形成，后者直接影响宿主健康。肠道微生物群还产生一系列具有不同功能的酶，包括复杂饮食基质的降解，从而影响气体分布。

总结

由于肠道气体的体积和分布在胃肠道疾病的症状诱导和发病机制中都具有相关性，因此肠道气体的评价可能成为一种具有较高诊断和/或监测价值的未来疾病生物标志物。