功能性腹泻患者乳果糖呼气试验阳性与粪便钙卫蛋白升高的患病率及其横断面关联研究

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背景/目的：功能性腹泻（functional diarrhea, FDr）是一种常见的胃肠道疾病，肠道微生物群的改变被认为是其潜在病理生理机制之一。氢/甲烷呼气试验常用于识别提示小肠细菌过度生长（small intestinal bacterial overgrowth, SIBO）和肠道产甲烷菌过度生长（intestinal methanogen overgrowth, IMO）的发现，而粪便钙卫蛋白（fecal calprotectin, FC）则作为肠道炎症的标志物。然而，这些发现在FDr患者中的患病率及其相互关系尚不清楚。本研究旨在确定符合FDr诊断标准的患者中呼气试验阳性（提示SIBO/IMO）和可检测到/升高的FC的患病率，并评估它们的横断面关联及表型重叠。方法：研究人员回顾性分析了2015年3月至2021年4月期间同时接受了乳果糖呼气试验和FC测量，并满足Rome IV FDr标准的患者。提示SIBO/IMO的呼气试验阳性定义为摄入10克乳果糖后90分钟内氢气升高≥20 ppm，或在任意时间点甲烷升高≥10 ppm。FC在两个阈值下进行评估：分析检测限（limit of detection, LOD ≥ 11.5 mg/kg），作为区分可检测与不可检测FC的探索性阈值；以及常规临床临界值（>50 mg/kg），用于识别临床升高的FC水平。结果：在524名年龄≥20岁的FDr患者中，176名（33.6%）的呼气试验呈阳性（提示SIBO/IMO），177名（33.8%）具有可检测到的FC（≥11.5 mg/kg），71名（13.5%）达到常规临床临界值（>50 mg/kg）。同时出现呼气试验阳性和可检测到FC（≥11.5 mg/kg）的患者有52名（9.9%），而仅有19名患者（3.6%）同时出现呼气试验阳性和临床升高的FC（>50 mg/kg）。结论：约三分之一的符合Rome IV定义的FDr患者表现出提示SIBO/IMO的呼气试验阳性，相似比例的患者具有可检测到的FC浓度（≥11.5 mg/kg），而临床升高的FC（>50 mg/kg）存在于13.5%（71/524）的患者中。呼气试验阳性与FC升高在两个阈值下均未显示出显著的横断面关联。这些发现提供了描述性的患病率估计，并未建立FDr患者中呼气试验阳性与FC升高之间的机制关系。

研究背景与现存问题

功能性腹泻（functional diarrhea, FDr）是一种影响全球约5%人口的常见胃肠道功能性疾病，其特征是根据Rome IV标准，在没有可识别的器质性病因且无显著腹痛的情况下，超过25%的排便表现为松散或水样便。FDr会显著降低患者生活质量，常伴有持续性疲劳、头痛和头晕等症状。然而，其确切病因尚不明确，治疗通常仅为对症支持，症状在停止治疗后经常复发，提示潜在的病理机制未被解决。

近期研究表明，肠道微生态的改变可能与FDr的临床表现相关，针对肠道菌群失调的干预措施已显示出缓解症状的效果。临床上，肠道菌群失调可同时影响小肠和大肠。由于这两个解剖区域拥有不同的微生物生态系统和生理功能，评估微生物变化需要特定的区域性临床标志物。在小肠，菌群失调常表现为小肠细菌过度生长（small intestinal bacterial overgrowth, SIBO）或肠道产甲烷菌过度生长（intestinal methanogen overgrowth, IMO）。呼气试验已成为识别SIBO和IMO的主要非侵入性诊断工具。在大肠，粪便钙卫蛋白（fecal calprotectin, FC）作为一种可靠的非侵入性中性粒细胞介导的肠道炎症替代标志物被广泛使用。

尽管已有证据分别将小肠菌群失调（通过呼气试验阳性反映）和结肠黏膜炎症（通过FC升高反映）与功能性肠病联系起来，但这些研究大多孤立进行，或主要集中在肠易激综合征（irritable bowel syndrome, IBS）领域。因此，在严格依据Rome IV标准诊断为FDr的患者中，呼气试验阳性与FC升高是否倾向于共同出现或存在横断面关联尚不清楚。明确这两种非侵入性生物标志物的共存模式及横断面关系，对于填补这一关键知识空白至关重要。

研究内容与结论

为此，研究人员开展了一项回顾性研究，旨在确定FDr患者中呼气试验阳性（提示SIBO/IMO）和可检测/升高的FC的患病率，并评估它们之间的横断面关联及重叠程度。研究在韩国亚洲大学医院（Ajou University Hospital）进行，最终纳入了524名符合Rome IV FDr标准的成年患者。研究发现，约三分之一的患者表现出提示SIBO/IMO的呼气试验阳性（33.6%），同样约有三分之一患者具有可检测到的FC（≥11.5 mg/kg，33.8%），而临床升高的FC（>50 mg/kg）存在于13.5%的患者中。然而，两种生物标志物的同时阳性率较低（9.9%或3.6%），且统计分析显示呼气试验阳性与FC升高之间在任何阈值下均不存在显著的横断面关联。这是首次在Rome IV定义的FDr队列中报告这两项指标的患病率及关联性，揭示了FDr患者病理生理特征的异质性，表明单一的非侵入性生物标志物无法全面捕捉该人群的胃肠道改变。

关键技术方法

1. 1.
   研究设计与样本队列：一项在韩国亚洲大学医院进行的回顾性研究，筛选了2015年3月至2021年4月期间因胃肠道症状就诊并同时完成乳果糖呼气试验和FC测量的患者，最终纳入524名符合Rome IV FDr诊断标准的成人患者（年龄≥20岁）。
2. 2.
   乳果糖呼气试验：患者禁食12小时后，摄入10克乳果糖溶解于15毫升水。使用气相色谱仪（BreathTracker SC Quintron）每20分钟（第一小时）和每15分钟（第二小时）收集呼气样本，共120分钟。阳性标准依据北美共识指南：提示SIBO为基线后90分钟内氢气浓度升高≥20 ppm；提示IMO为测试期间任意时刻（包括基线）甲烷浓度≥10 ppm。
3. 3.
   粪便钙卫蛋白（FC）测量：使用荧光酶免疫分析法（FEIA）试剂盒在ImmunoCAP 250分析仪上测量FC浓度（mg/kg）。采用两个阈值进行分析：分析检测限（LOD ≥11.5 mg/kg）作为探索性阈值，以及常规临床临界值（>50 mg/kg）用于识别临床升高的FC。
4. 4.
   统计分析方法：采用卡方检验或Fisher精确检验比较分类变量；使用Mann-Whitney U检验比较连续变量（如FC浓度）在组间的差异；通过Spearman秩相关系数评估累积呼气气体产量（氢气/甲烷曲线下面积AUC_0-90min）与FC浓度的相关性；并采用多变量二元逻辑回归分析校正年龄、性别、体重指数等潜在混杂因素。

研究结果

3.1 基线特征

研究共纳入524名FDr患者，平均年龄48.4±11.3岁，男性占66.6%。在比较呼气试验阳性组（n=176）与阴性组（n=348）时，两组在年龄、性别、体重指数、饮酒量及高血压、糖尿病、血脂异常等代谢合并症方面均无统计学显著差异。

3.2 患病率

在524名患者中，SIBO（H₂阳性）患病率为18.9%，IMO（CH₄阳性）为21.4%，任一SIBO/IMO阳性率为33.6%。对于FC，可检测到的FC（≥11.5 mg/kg）见于33.8%的患者，而临床升高的FC（>50 mg/kg）见于13.5%的患者。

3.3 表型重叠与横断面关联

交叉表分析显示，在LOD阈值（≥11.5 mg/kg）下，仅有9.9%的患者同时存在呼气试验阳性和可检测到的FC，两者间无显著关联（OR=0.75, 95%CI: 0.51-1.11）。在常规临界值（>50 mg/kg）下，同时阳性率仅为3.6%，亦无显著关联（OR=0.69, 95%CI: 0.40-1.20）。经多变量调整后，呼气试验阳性仍与任一FC阈值状态无显著关联（aOR分别为0.82和0.82，p值均>0.4）。

3.4 定量相关性分析

在整个队列中，累积氢气排泄量（AUC_H2(0-90min)）与FC水平之间（r_S=-0.018, p=0.676），以及累积甲烷排泄量（AUC_CH4(0-90min)）与FC水平之间（r_S=-0.021, p=0.635），均未发现统计学显著的相关性。

3.5 呼气试验亚型分析

在呼气试验阳性亚组（n=176）中，IMO阳性（63.6%）比SIBO阳性（56.3%）更常见。其中，单纯IMO阳性占43.8%，单纯SIBO阳性占36.4%，两者均为阳性占19.9%。进一步分析各亚型（单纯SIBO、单纯IMO、双阳性、呼气试验阴性）与FC状态的关系，未发现特定气体亚型与FC阳性之间存在统计学显著关联。

讨论与结论总结

讨论部分指出，本研究中约三分之一的FDr患者存在呼气试验阳性，这与基于Rome III标准的腹泻型IBS（IBS-D）中报告的患病率（31%-36.7%）相符。尽管甲烷生成传统上与便秘相关，但在本FDr队列中观察到较高的IMO患病率，这可能归因于氢气与短链脂肪酸产生的渗透性和促动力作用超过了甲烷的减缓传输效应，或甲烷菌定植部位不同所致。对于可检测到的低水平FC，其临床意义尚不确定，可能代表一种非特异性的肠道组织反应而非明确的结肠菌群失调标志。

重要的是，无论采用敏感的LOD阈值还是常规炎症阈值，呼气试验阳性与FC升高之间均未发现显著关联，且在调整了多种潜在混杂因素后结果依然稳健。这表明这两种生物标志物反映了FDr患者中相对独立的病理生理过程，凸显了该疾病的异质性。从诊断角度看，单一生物标志物无法全面评估FDr患者的胃肠道改变。研究也指出了局限性，包括使用乳果糖可能导致快速传输者中SIBO假阳性、缺乏健康对照组、FC阈值的争议以及回顾性设计固有的选择偏倚等。

研究结论：约三分之一的符合Rome IV定义的FDr患者表现出提示SIBO/IMO的乳果糖呼气试验阳性，相似比例的患者具有可检测到的FC（≥11.5 mg/kg），而临床升高的FC（>50 mg/kg）存在于13.5%的患者中。这些发现的叠加有限，且未观察到统计学上的显著关联。这些结果仅提供了患病率估计，并未建立呼气试验阳性与FC升高之间的机制关系。未来有必要开展包含适当对照组、微生物组分析和验证性炎症标志物的前瞻性研究，以阐明这些发现的临床意义。