Kako vodik i metan u izdahnutom zraku daju uvid u stanje probave

BONIFARM

Kako vodik i metan u izdahnutom zraku daju uvid u stanje probave

Vodik (H2) i metan (CH4) su plinovi koji se u većoj količini stvaraju samo u probavnom sustavu i to isključivo anaerobnom bakterijskom razgradnjom ugljikohidrata pa pojava bilo kojeg od ova dva plina u izdahnutom zraku praktički uvijek predstavlja znak da su ugljikohidrati bili izloženi djelovanju mikroorganizama. Stvoreni u crijevima H2 i/ili CH4 se u znatnoj količini apsorbiraju u krv i cirkulacijom dospjevaju do pluća gdje se u izdahnutom zraku izlučuju iz organizma.

Kako vodik i metan u izdahnutom zraku daju uvid u stanje probave

Sudbina ugljikohidrata u organizmu

_

Probava šećera fiziološki se odvijaja u tankom crijevu koje je u normalnim prilikama praktički sterilno tj. bez prisutne značajnije bakterijske aktivnosti. U krv se kroz sluznicu crijeva apsorbiraju samo jedinične molekule šećera, odnosno monosaharidi (glukoza, fruktoza, galaktoza). A kako se hranom unose uglavnom složeni šećeri, bez obzira da li se sastoje od dvije molekule, tzv. disaharidi (saharoza, laktoza, maltoza) ili od puno molekula, tzv. polisaharidi (škrob, celuloza) njihova apsorpcija je moguća tek nakon razgradnje do monosaharida. Kao i apsorpcija, tako se i razgradnja šećera odvija u tankom crijevu djelovanjem specifičnih enzima tankog crijeva.

Princip izdisajnog testa je baziran na činjenici da se praktički sterilno, enzimatski aktivno tanko crijevo direktno nastavlja u debelo crijevo u kojem nema crijevnih enzima, ali koje je prirodno nastanjeno brojnim mikroorganizmima. Na temelju navedenih fizioloških postavki, kod osoba s normalnom enzimatskom aktivnošću i urednom apsorpcijom šećera u tankom crijevu karakteristična su dva tipična scenarija kretanja koncentracije vodika i metana u izdahnutom zraku:

  • 1. Krivulja probave monosaharida i disaharida (saharoze, laktoze, maltoze)

Disaharidi (saharoza, laktoza, maltoza) unešeni hranom se tijekom svog prolaska kroz tanko crijevo, u normalnim uvjetima u potpunosti razgrade na monosaharide (glukoza, fruktoza, galaktoza) i kao monosaharidi se potpuno apsorbiraju u krv pa do debelog crijeva ne dospijeva niti najmanja količina ugljikohodrata te bakterije debelog crijeva nemaju supstrata za razgradnju. Sukladno tome, nakon ingestije disaharida i/ili monosaharida, u osoba s normalnom probavom, koja podrazumijeva kompletnu razgradnja disaharida i potpunu apsorpcija monosaharida u tankom crijevu, neće doći do porasta koncentracija vodika ni metana u izdahnutom zraku, što se lijepo vidi na priloženom grafu (Slika 1) koji prikazuje kretanje koncentracije vodika (plava krivulja) i koncentracije metana (crvena krivulja) u izdahnutom zraku kroz period od 3 sata nakon uzimanja disaharida.

Koncentracije vodika i metana u izdahnutom zraku nakon uzimanja disaharida/monosaharida u osoba s urednom probavom ugljikohidrata

Slika 1. Koncentracije vodika i metana u izdahnutom zraku nakon uzimanja disaharida/monosaharida u osoba s urednom probavom ugljikohidrata

  • 2. Krivulja probave polisaharida (škrob, celuloza)

Škrob se, za razliku od disaharida, zbog složenosti svoje građe samo dijelom razgradi i apsorbira u tankom crijevu pa značajna količina (oko 20%) nerazgrađenog škroba dospijeva u debelo crijevo. S druge strane čovijek nema enzima za razgradnju celuloze (biljna vlakna) pa se celuloza iz hrane uopće ne razgrađuje u tankom crijevu već praktički nepromjenjena dospijeva u debelo crijevo.

Bakterije debelog crijeva sada imaju obilje supstrata za razgradnju, koji čine nerazgrađeni dio škroba i sva progutana celuloza (biljna vlakna) pa u izdahnutom zraku dolazi do vrlo izraženog porasta koncentracije vodika i/ili metana, ovisno o sastavu crijevne mikrobiote, odnosno vrsti bakterija koje nastanjuju debelo crijevo. S obzirom da većina bakterija koje nastanjuju debelo crijevo tijekom anaerobne razgradnje ugljikohidrata stvara vodik, u većini slučajeva je izraženiji porast koncentracije vodika (Slika 2).

Koncentracije vodika i metana u izdahnutom zraku nakon uzimanja polisaharida u osoba s urednom probavom ugljikohidrata

Slika 2. Koncentracije vodika i metana u izdahnutom zraku nakon uzimanja polisaharida u osoba s urednom probavom ugljikohidrata

Sudbina ugljikohidrata u organizmu

_

Analizom koncentracije vodika i metana u izdahnutom zraku moguće je utvrditi postojanje poremećene probave ugljikohidrata, ali isto tako provjeriti stanje bakterijske flore u crijevima.

  • Poremećena probava ugljikohidrata

Normalna probava ugljikohidrata temelji se na razgradnji disaharida i polisaharida do najjednostavnijih jedinica monosaharida i potom na apsorpciji tih monosaharida u krv. S obzirom da se celuloza u crijevu ionako uopće ne razgrađuje, a škrob se jednostavno hidrolizira do manjih jedinica, klinički su značajni prvenstveno poremećaji probave disaharida i monosaharida.

Nedostatak odnosno smanjena aktivnost specifičnih enzima dovest će do neadekvatne razgradnje pojedinih disaharida u tankom crijevu, npr. nepotpuna razgradnja mliječnog šećera laktoze kod manjka enzima laktaze. S druge strane, moguć je i poremećaj transportnih mehanizama sluznice tankog crijeva zbog čega će biti poremećenu apsorpciju pojedinih monosaharida iz crijeva u krv.

U oba slučaja u tankom crijevu neće doći do potpune probave šećera već će neprobavljeni dio šećera dospjeti do debelog crijeva gdje će bakterije debelog crijeva u tom slučaju imati na raspolaganju dovoljno supstrata za razgradnju što će se grafički očitovati promjenom drugog dijela krivulje u smislu značajnog porasta koncentracije vodika i/ili metana u izdahnutom zraku (Slika 3).

Slika 3. Koncentracije vodika i metana u izdahnutom zraku u osoba s oštećenom probavom disaharida /monosaharida

  • Poremećena crijevna flora

U fiziološkim uvjetima tanko crijevo je praktički sterilno, što znači da u njemu nema stalno naseljenih i aktivnih bakterija dok je debelo crijevo bogato nastanjeno bakterijama koje su u sinergiji s ljudskim organizmom i štoviše, značajno doprinose njegovom zdravlju.

Poremećaj ovih fizioloških odnosa vrlo često je uzrok različitih probavnih tegoba, a u težem obliku može pogodovati i nastanku sistemskih poremećaja metabolizma kao i nekih atopijskih bolesti.

S obzirom da se smatra jednim od najčešćih uzroka sindroma iritabilnog crijeva, s kliničkog aspekta, najzanimljiviji poremećaj crijevne flore svakako predstavlja prerastanje, odnosno kolonizacija tankog crijeva bakterijama (Small Intestine Bacterial overgrowth ili skraćeno SIBO). Sve do nedavno ovaj poremećaj je bilo vrlo teško identificirati, međutim specifične promijenjene koncentracije vodika i metana u izdahnutom zraku omogućile su njegovu brzu i jednostavnu detekciju.

Izdisajni test

_

Izdisajni test je brz i neinvazivan postupak u kojem se određuju koncentracija vodika i metana u izdahnutom zraku te se na temelju njihove vrijednosti indirektno postavlja dijagnoza neadekvatne probave šećera, kao i bakterijskog prerastanja tankog crijeva (SIBO). Nekoliko je važnih čimbenika koji čine vodik gotovo optimalnim markerom:

  1. Stvara se isključivo bakterijskom fermentacijom ugljikohidrata te u slučaju izostanka kontakta bakterija s ugljikohidratima u izdahnutom zraku neće biti vodika
  2. Moguće ga je detektirati praktički kod svih ljudi. Prema podatcima iz literature čak 98 % humane populacije crijevna mikrobiota (sveukupna bakterijska flora crijeva) u kontaktu s ugljikohidratima oslobađa vodik, čime je vjerovatnost lažno negativnih rezultatasmanjena na minimum.
  3. Vrijeme odgode od trenutka bakterijskog kontakta s ugljikohidratima do pojave detektabilnih koncentracija vodika u izdahnutom zraku je vrlo kratko

Glavni nedostatak određivanja koncentracije vodika kao opće prisutnog markera je relativno velika varijabilnost dobivenih vrijednosti zbog podložnosti čitavom nizu različitih utjecaja, što značajno otežava interpretaciju testa. Za razliku od vodika, kretanja koncentracije metana nakon uzimanja laktuloze uglavnom slijedi samo 2 standardna obrasca. Zbog toga istovremeno određivanje metana i vodika u izdahnutom zraku značajno olakšava interpretacija izdisajnog testa i povećava njegovu točnost. Tako se npr. osjetljivost izdisajnog testa u dijagnostici intolerancije laktoze penje s 80%, koliko otprilike iznosi kada se određuje samo vodik, na preko 95% kada se u izdahnutom zraku uz vodik određuje i metan. Ovo poboljšanje osjetljivosti testa posebno je izraženo u dijagnostici bakterijskog prerastanja tankog crijeva (Small Intestine Bacterial Overgrowth ili skraćeno SIBO).