Синдром избыточного газообразования при заболеваниях желудочно-кишечного тракта
Газы присутствуют в кишечнике в результате:
- заглатывания воздуха (аэрофагия);
- образования их в просвете кишечника;
- диффузии из крови. По данным Saltzman, Sieker (1968), в норме 65-70% кишечного газа экзогенного происхождения, 30-35% – эндогенного.
Аэрофагия в небольших количествах имеет место в норме в процессе еды и питья. При каждом акте глотания воздух попадает в желудок; количество воздуха варьирует у разных людей, но в среднем составляет 2-3 мл. Некоторые заглатывают чрезмерное количество воздуха, это связано с особенностями пищевого поведения.
Быстрая еда с недостаточным пережевыванием, проглатывание больших кусков пищи приводят к увеличению объема желудочного газового пузыря. Больше заглатывают воздух пациенты, имеющие привычку курить и разговаривать во время приема пищи.
Частые глотательные движения свойственны больным с хронической патологией носоглотки, при чрезмерной саливации, возникающей при различных поражениях желудочно-кишечного тракта (например при пептической язве), плохих зубных протезах, тошноте различной этиологии. Большая часть проглоченного воздуха впоследствии удаляется путем отрыгивания, часть попадает в кишечник.
Газообразование в просвете кишечника происходит различными путями. В результате бактериального метаболизма выделяются значительные объемы водорода (Н2), метана (СН4), углекислого газа (СО2), сероводорода (Н2S), аммиака (NH3). В норме верхний отдел тонкой кишки практически стерилен, в дистальных отделах кишечника численность бактерий возрастет.
Особенно резко (в 104 – 105 раз) увеличивается популяция бактерий за пределами илеоцекальной заслонки, где она составляет 1011-1012 против 106/мл химуса в подвздошной кишке. Следовательно, наиболее значительные количества газов в результате бактериального гидролиза пищевых ингредиентов образуются в толстой кишке.
Почти весь водород образуется в процессе переработки анаэробными бактериями сбраживаемых веществ (углеводов, аминокислот). Продуцентами водорода являются такие бактерии, как Bacteroides clostridiformis, Fusobacterium necrophorum, Escherichia coli, Citrobacter spp., Enterobacter spp., и другие. Много водорода выделяется после употребления определенных фруктов и овощей (например бобов, капусты), содержащих плохо перевариваемые углеводы, а также при синдроме мальабсорбции различной этиологии (дисахаридазная недостаточность, целиакия, внешнесекреторная недостаточность поджелудочной железы, синдром повышенной бактериальной обсемененности тонкой кишки).
Метан образуется при ферментации облигатно-анаэробными бактериями (Methanobrevibacter smithii, Methanospaere stadmamiae) эндогенных веществ в толстой кишке; прием пищи лишь незначительно влияет на скорость его образования. Приблизительно у 1/3 взрослого населения образуются довольно большие количества СН4, поэтому плотность фекальных масс составляет менее 1,0, и они всплывают на поверхности воды. У лиц с дивертикулезом толстой кишки содержание метана в выделяемых газах увеличено.
Углекислый газ может образовываться в процессе бактериального метаболизма, но более важным его источником является взаимодействие бикарбонатных и водородных ионов. Так, в верхних отделах тонкой кишки происходит образование СО2 в результате реакции между ионами НСО3-, секретируемыми поджелудочной железой, кишечником и печенью, и ионами Н+, выделяемыми с желудочным соком, а также отщепляемыми от жирных кислот пищи.
Теоретически после приема пищи в двенадцатиперстной кишке может освобождаться до 4 л углекислого газа, но значительная его часть реабсорбируется в тонкой кишке. СО2 в составе газа, скапливающегося в толстой кишке, образуется, в большей степени, в результате ферментативного действия кишечных бактерий на органические вещества, не всосавшиеся в тонкой кишке. К таким веществам относятся главным образом растительные волокна и другие растительные компоненты, содержащие углеводы, которые не гидролизуются амилазами (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины, лигнины).
Аммиак образуется в толстой кишке вследствие микробной деградации мочевины или аминокислот. Под влиянием кишечных микроорганизмов в результате гидролитических процессов в аммиак превращается до 30% мочевины, образующейся в печени. Активным продуцентом аммиака является Bacteroides fragilis.
Сероводород выделяется преимущественно при микробной трансформации серосодержащих аминокислот анаэробными бактериями.
Еще одним источником газов в просвете кишки служит их диффузия из плазмы. Направление диффузии определяется относительным парциальным давлением газа в плазме и в просвете кишки. В плазме давление азота – 600 мм рт. ст., кислорода – 50 мм рт. ст. и углекислого газа (натощак, когда низко содержание НСО3- и Н2+) выше, чем в просвете кишечника, поэтому газы диффундируют в кишку. Диффузия N2 составляет 1-2 мл в мин., а объемы диффузии О2 и СО2 малы вследствие низкого парциального давления этих газов в плазме.
В физиологических условиях хорошо всасывается углекислый газ, меньше кислород, частью поглощаемый ацидофильными кишечными бактериями. Метан и водород частично всасываются и выделяются легкими. Азот и сероводород не всасываются и выделяются через прямую кишку.
Неприятный запах выделяемых из кишки газов связан с присутствием следовых количеств таких ароматических соединений, как индол, скатол, сероводород и меркаптан, образующихся в толстой кишке в результате воздействия интестинальной микрофлоры на непереваренные в тонкой кишке органические соединения.
В норме в желудочно-кишечном тракте в среднем содержится около 200 мл газа. У здоровых людей ежесуточно через прямую кишку выделяется около 600 мл газов (от 200 до 2000 мл), и выходят они в виде приблизительно 15 порций по 40 мл каждая, хотя существуют значительные индивидуальные различия.
Обычно газовая смесь кишечника состоит на 99% из азота, кислорода, углекислого газа, водорода и метана. Относительные пропорции этих газов сильно колеблются в зависимости от индивидуальных особенностей человека и происхождения газовой смеси. По данным различных авторов, состав кишечного газа таков: азот — 70-86%, кислород —0-12%, углекислый газ — 6-12%, водород — 1-10%, метан — 0,1-2%, сероводород — 0-10%.
При нарушении соотношений между образованием газов в кишечнике, их абсорбцией и удалением возникают условия для избыточного скопления газов в желудочно-кишечном тракте. Но в жидком содержимом кишечника растворены различные органические вещества, имеющие свойства пенообразователей: белки, жиры, желчные кислоты, мукополисахариды, слизь, мыла.
Свободная энергия этих веществ и силы поверхностного натяжения, действующие на границе двух сред (газ – жидкость), способствуют образованию структур с минимальной поверхностью, обеспечивая стабильность. Такому минимальному условию поверхности отвечает и шарообразная форма капель в системе “жидкость в газе” (капли воды в газовой кишечной смеси) или пузырьки газа в жидкой среде.
Таким образом, накапливающиеся в кишечнике газы представляют собой пену, образованную множеством ячеек – газовых пузырьков в жидкости, разделенных жидкостными прослойками разной толщины.