事实证明，肠道气体远不止引发尴尬一笑或让人匆匆离开拥挤房间那么简单。莫纳什大学与哈德森医学研究所的科学家发现，作为放屁主要成分的氢气，在维持肠道健康方面发挥着不可或缺的作用。
在发表于《自然·微生物学》期刊的研究中，凯特琳·韦尔什博士及其团队阐述了一种长期被忽视的酶——B组[FeFe]-氢化酶——如何帮助肠道细菌茁壮生长并保障消化系统正常运转。
"大多数人每天会排出约一升气体，其中一半是氢气，"韦尔什表示，"但氢气不仅是放屁的成因，它更是肠道健康的隐形引擎。"
研究如何进行
研究人员旨在确定人体肠道中产生氢气的微生物酶种类，及其在健康与疾病状态下的活性差异。通过对300多份粪便DNA样本和78份RNA表达谱分析，他们发现B组[FeFe]-氢化酶是健康个体中最为丰富且活跃的产氢系统。
该酶平均存在于约62%的肠道细菌中，特别是以分解复杂碳水化合物闻名的拟杆菌属。研究人员还检测了42名捐赠者的肠道组织样本，发现该酶在肠黏膜中同样高度活跃，表明其作用不仅限于废物处理，更深入到实际消化发生的区域。
该酶的独特机制
为验证其活性，科学家在模拟肠道消化的发酵条件下培养了19种肠道细菌。13个菌株携带B组[FeFe]-氢化酶基因，几乎所有菌株均产生可检测的氢气——实验室中最高达3%。缺乏该酶的细菌则完全不产氢，证实了其核心作用。
该酶通过铁氧还蛋白分子在发酵过程中循环电子实现功能。当科学家引入丙酮酸和辅酶A等特定化合物时，氢气产量提升近14倍，表明酶利用这些化学反应驱动产气过程。
当抑制剂关闭其姐妹酶丙酮酸:铁氧还蛋白氧化还原酶时，氢气生产完全停止。这一关联揭示了该酶与肠道发酵过程的独特联系。
即使细菌暴露于可替代呼吸的含氧化合物中，氢气仍占其总能量输出的近10%。这表明当细菌转换代谢模式时，该酶仍保持活性。
疾病中的变化
研究关键发现之一是健康个体与克罗恩病患者的差异。健康肠道中B组[FeFe]-氢化酶基因丰富，但在克罗恩病患者中数量减少约22%。与此同时，其他产氢酶类型——特别是A1组[FeFe]和4a组[NiFe]家族——显著增多。
"这些模式表明疾病状态下氢气循环机制发生根本性改变，"莫纳什大学"同一健康"微生物学团队负责人克里斯·格林宁教授表示，"目前尚不确定这种变化是致病原因还是疾病结果，但氢气代谢与肠道健康的关联已十分明确。"
这种酶失衡现象也出现在2型糖尿病、肝硬化、结直肠癌和动脉粥样硬化等疾病中，证明氢气代谢既能影响也能反映整体健康问题。
肠道微生物新认知
此前学界普遍认为肠道氢气主要源于梭菌纲细菌。本研究颠覆了这一认知，证实由B组[FeFe]-氢化酶驱动的拟杆菌属才是真正的主力军。这些细菌不仅产生氢气，还维持肠道复杂微生物群落中的电子流动。
氢气并非仅以放屁形式排出——它会被其他微生物回收利用。部分细菌和古菌利用氢气合成甲烷或硫化氢等分子。当此循环失衡时，会影响调控炎症、代谢甚至情绪的其他分子生成。
研究意义
氢气虽声名不佳，却在肠道中执行关键任务：调节微生物种群、辅助消化，甚至可能影响远离胃部的疾病。"肠道产气是正常生理过程，"格林宁教授强调，"当细菌分解食物时会产生大量氢气，随后被其他微生物用作能量来源。"
哈德森研究所微生物群与系统生物学实验室负责人、共同资深作者山姆·福斯特副教授指出，理解此类系统有望催生更优的微生物组疗法。"掌握这些系统的运作机制，将开启我们尚未设想的治疗新可能。"
目前，该团队的工作印证了肠道气体不仅是生物特性——它更是体内生态系统功能的重要指标。
研究的实用价值
此项发现使科学家更清晰理解分子层面的消化机制，以及肠道气体成分的重要性。氢气代谢可成为肠道健康的新指标，助力医生更早更准诊断克罗恩病等疾病。
它还将推动恢复产氢菌与耗氢菌平衡的微生物组疗法发展。长远来看，对这一微小酶的理解可能转化为更有效、更温和的肠胃疾病治疗方法，并深化我们对肠道气体信号含义的认知。
研究结果已在线发表于《自然·微生物学》期刊。
【全文结束】
