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屁的生物學

首先聲明，我在這裡不是說笑話，是討論科學問題，是討論關於屁的嚴肅的科學問題。

也許叫腸道氣體生物學或氣體生物學更文雅，不過象寄生蟲學、微生物學，想想也並不好聽，現在大家習慣了就好了。原來是”屁生物學”,接受王德華老師建議，題目改為”屁的生物學”，也許能避免誤解。

最近的《科學》雜誌發表加拿大學者的文章，證明硫化氫是重要的血壓調節物質，其作用甚至超過一氧化氮。這個文章再次讓我想起這個話題。

該文章唐小卿老師有介紹。見http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=44241

我把過去收集的一些資料整理出來，供大家參考，以引起對屁的關注。

屁的主要成分有氮氣、氫氣和硫化氫等，這些氣體中，有的已經發現具有非常重要的生理學作用，例如氫可以抗氧化，硫化氫是非常有毒的氣體，但也是正常人體的重要信號分子。這些氣體都能通過血液循環進入人體，其他有更多氣體都一樣，這些氣體有什麼作用，目前不太清楚，但都需要弄明白。隨著人類對屁研究的深入，人們發現，長期以來，我們確實沒有對屁產生足夠重視。屁不僅給我們帶來尷尬，而且是健康不可缺少的東西。這一點普通外科醫生體會最深刻。因此，屁是非常重要的。可能很快就有屁生物學出現。

屁生物學主要研究那些問題？ 我認為，

1、屁的成分分析；也許將是屁組學

2、屁的生物學作用；氫、硫化氫、甲烷等生物學作用。

3、屁的臨床診斷價值；屁診斷學，似乎有一些研究

4、如何調節屁的產量和成分；藥物學

5、大腸內有那些細菌可以產生氣體；人體細菌組學

6、食物和藥物對屁的影響；營養學

7、其他有關屁的問題。

屁是什麼？

(2001 年 09月 09日 21:08 大洋論壇 ) 大洋網訊

說到 “ 屁 ” ，人人無不掩口而笑。過去一種普遍的認識是，屁的臭味是甲烷釋放出來的。其實，甲烷本身並不臭。現代科學證明：產生臭味的 “ 罪魁 ” 乃是佔比例不到 1％的氨、揮發性氨基酸、短鍵脂肪酸等惡臭氣體。由於人類的嗅覺對這些氣體特別敏感，所以， “ 大庭廣眾 ” 之中儘管有人極其謹慎地 “ 偷偷地 ” 放個屁，結果仍能被人們迅速發覺並掩鼻喊臭，弄得 “ 肇事者 ” 好不尷尬！

據今晚報報導，屁的多少與人們的食物構成與烹飪習慣有關。有些人愛吃生蔥、洋蔥、生薑、生蒜、薯類、甜食、豆製品和麵食，由於上述這些食物含有可產生大量氫和二氧化碳、硫化氫等氣體的基質，所以食後往往會矢氣大增，不斷排屁。屁的多少還與人的消化機能強弱有關。消化不良時，腸道細菌發酵快，容易產生氣體而使人排屁。

一個正常的人，每天放屁 5—10 次，總共會排出 500毫升左右的氣體。一般而言，吃得越香（如肉類、各種油炸食物），放出的屁越臭。

屁雖臭，但排屁是一種正常的生理需要，它對人的健康有利。一個人一天到晚不放一個屁，這對健康不利。一年到頭絕不放屁的人，極有可能是胃腸道出了毛病。闌尾炎開刀後，醫生常囑病人 “ 揉揉小肚 ” ，目的也是讓它排屁。因此，術後能很快放屁的，說明腸道已暢通無阻，手術成功了來自： http://www.dayoo.com/content/2001-09/09/content_214923.htm

不知什麼原因，人人都諱言屁。但試想一下，古往今來，不論男女老少，尊卑賢愚，從無不放屁之人。雖說人人都放屁，但很少有人能回答：屁從何處來？屁是什麼？放屁有什麼用？因此，有必要談談屁。

屁的產生

屁是腸道中的食物經細菌發酵時產生的氣體。在大腸內，特別是大腸到直腸這一段，定居的細菌不少於 100種，其數量約在 100萬億個左右。它們參與食物的分解，以利於腸壁吸收。在分解的過程中，還會產生一些有害的物質和氣體，這些氣體集中起來就成為屁。一個成年人每天進入腸道的氣體約有 7～ 10升，大部分由腸壁血管吸收，從腸道排出的氣體約有 0.5升左右，這就是人在正常情況下每天放出的屁，其中包括在一定場合下經過克製而強忍不放的屁。沒有放出的屁會被腸壁吸收，進入血液中，然後由尿排出體外。屁的主要成分是氮，約佔屁的 23％～ 80％；其次是二氧化碳，約佔20％；再次是氫、甲烷和氧等。屁的臭味來自大腸桿菌等腐敗菌在分解蛋白質時所產生的氨、硫化氫、吲哚、靛基質、類臭素、揮發性胺以及揮發性脂肪酸等。雖然其含量加起來還不到 10％，但足以使聞者生厭。 屁是一種危險的氣體，屁中所含的氫有時會高達 47％。 因此，科學家提出告誡，在這種情況下，便要嚴禁煙火，一丁點火花都可能引起爆炸。這絕不是聳人聽聞。國外有一則報導，在一次腸道手術時，因電手術刀工作時短路產生電火花，使腸道內溢出的屁發生爆炸，還炸掉了一段腸子。所幸的是，屁中的氫並非總是保持在引爆的臨界值，而且進入空氣的屁又會很快被稀釋。即便這樣，在某些特定的場所，對屁仍不能掉以輕心。比如在航天飛船上，宇航員放屁就有可能引起火花，其後果不堪設想。

為此， 美國國家航空宇航局為了解除隱患，還專門設立課題，劃撥經費，對屁進行全面、深入、系統的研究。研究 攝食何種食物，才能使宇航員在飛行的過程中少放屁，以防患於未然。

屁的成分

話說回來，屁到底是什麼成分構成的 ? 仔細分析，屁含有 400種成分。美國太空總署在進行阿波羅計劃時，曾針對 “ 屁 ” 展開研究。一般人或許會認為，美國太空總署與屁產生關聯，實在令人匪夷所思。但是，這對太空船內部的安全管理，卻是非常重要的安全問題。如果太空人的屁含有可燃性氣體，而不加以妥善處理，說不定會在某種情況下點燃屁中的氣體，以致在太空船中引起爆炸或火災。此外，太空船是個無法輕易調節空氣的密閉空間。所以，太空人可能會因為自己的屁而中毒。屁中是否含有會爆炸的氣體 ? 美國太空總署曾認真研究過屁的成分 ! 因此，太空總署經過仔細調查的結果，發現屁裡面含有 400種成分。其中主要的成分是氮、氫、二氧化碳、甲烷、氧等無臭氣體，及微量的氨、硫化氫、吲哚、糞臭素、揮發性胺、揮發性脂肪酸等形成惡臭原因的氣體。即使將產生惡臭的全部氣體集中起來，也只佔屁量的不到 1%。在氣體成分中，除了氮、氧之外，絕大多數的氣體都是由腸內細菌製造出來的。人的嗅覺非常靈敏，即使是一億分之一濃度的物質，也能察覺出來。因此，只要含有惡臭的氣體就會覺得屁非常臭。來自： http://book.sina.com.cn/changneigeming/2003-08-27/3/15956.shtml

屁的臨床診斷價值

屁在臨床診斷過程中，也有一定的應用價值。如有的人腹痛如絞，涕淚交流，便懷疑自己身染急症。誰知放了一陣屁之後，腹痛頓時緩解，這就是屁在作怪。如果人數日不放屁，不拉屎，腹痛陣陣，則往往是腸道梗阻的先兆。如果屁聲連連作響，臭氣熏人，則可能與消化不良或過多貪食肉類有關。如果屁聲如雷，卻不太臭，則大多數是因為貪食含澱粉過多的食物（如薯類等），這些食物在腸道內發酵引起。因此，在問診時，詢問病人的放屁情況有助於了解消化功能的好壞。此外，外科醫生在進行腹部手術後，對病人是否放屁（醫學上稱為 “ 排氣 ” ）特別關心。若連連放屁，則表明胃腸蠕動已恢復正常，是提示病人可以進食的信號。反之，若手術後 3～ 4天仍不放屁，那就要採取相應措施，設法把屁引出來。對腹部明顯脹氣且又不放屁者，有時還要採用插管的辦法，給屁以通路。可見，屁在某些情況下是很有價值的。來自：http://www.goalchina.net/bbs/Announce/announce2.asp?BoardID=112&ID=310332

屁的生物學作用

硫化氫是其主要成分之一，下面是轉載的一篇關於硫化氫的評論。希望對我們有所幫助 .JournalofHypertension 》上發表了一篇中國學者的論文，研究結果首次證實了硫化氫在高血壓形成過程中的重要作用。編輯部為此還刊發了述評，述評的題目很幽默： “ 硫化氫不僅氣味難聞，而且與病理生理過程密切相關。 ” 的確，硫化氫在人們印像中一直是有著 “ 臭雞蛋 ” 味道的有害氣體，怎麼會與體內的病理生理過程扯上關係呢？事實上，不僅僅是硫化氫，被認為是廢氣的一氧化氮（ NO ）和一氧化碳（CO ），其實在體內也發揮著重要的生物學效應。正因為如此， NO 、 CO 和硫化氫被科學家稱作內源性氣體信號分子，在生命活動中不可或缺。這篇論文的作者之一、國家973項目 “ 心腦血管疾病發病和防治的基礎研究 ” 首席科學家、北京大學醫學部唐朝樞教授，一直在從事這方面的研究。他說，正是這些不起眼的小分子將生物醫學科學研究帶入了一個新階段。人體擁有十分複雜的調節系統，以保證對生理活動進行精細調節，以前常常認為承擔如此復雜調節任務的信號分子只能是像激素這樣的大分子，然而在 20世紀 80年代末人們首次發現， NO 這樣簡單的小分子居然也具有舒張血管、抑制細胞增殖、抑制血小板聚集等多種生物學效應。 NO 生理學調節效應的發現不僅成就了Murad 等 3位諾貝爾獎得主，也造就了家喻戶曉的 “ 偉哥 ” ，這使得對內源性氣體信號分子的探索方興未艾。科學家又陸續發現結構同樣簡單的 CO 和硫化氫也能作為體內氣體信號分子，發揮重要的生理調節功能。通過如此簡單的氣體分子就能夠實現複雜生理功能的調節，人們不禁讚歎 “ 造物主 ” 的確很 “ 經濟 ” 。

氣體信號分子發揮生物學效應的過程也很精妙。內源性 NO 由精氨酸在一氧化氮合酶作用下生成，以細胞內可溶性鳥苷酸環化酶為受體，通過升高細胞 cGMP 水平實現對生命過程的調節。與 NO 類似， 20世紀 90年代發現內源性 CO 可與可溶性鳥苷酸環化酶結合，激活該酶，引起細胞內 cGMP 水平升高，調節血管張力。不久前《 Lancet 》上的一篇論文報告， CO 能夠有效減輕介入和冠脈搭橋術後的血管內膜增生，防止管腔狹窄，指出 CO 有望成為解決血管再狹窄這一長期困擾臨床的棘手問題新的有效措施，其病理生理學重要意義可見一斑。

硫化氫作為一種新型的氣體信號分子，其血管調節機制與 NO 和 CO 通過鳥苷酸環化酶－ cGMP 通路不同，而主要是通過血管平滑肌細胞上的 KATP 通道來調節，其次是通過內皮細胞對鉀離子的電導增加而實現的。另外， NO 又是內源性硫化氫生成的生理調節物質，使得氣體分子間的相互作用，也可能作為調節血管張力的一種分子開關。目前研究表明，硫化氫有著多種生物學效應，對於血管系統、神經系統、代謝、紅細胞功能、消化系統等都有一定的調節作用。內源性硫化氫能夠獨立或與 NO 協同舒張血管平滑肌，通過內皮細胞可以顯著地舒張血管，也可以直接通過調節平滑肌的張力實現對血壓的生理性調節。作為神經調節因子，內源性硫化氫能夠通過 cAMP 途徑對學習與記憶起重要的調節作用，可以選擇性提高 NMDA （ N －甲基－ D －天冬氨酸）受體調節的神經系統反應。儘管大量吸入硫化氫可能導致呼吸急促、意識不清或昏迷，甚至可能死亡，但健康人吸入生理劑量的硫化氫卻能夠調節身體利用氧的能力，提高機體的適應能力，可以通過抑制肌肉運動時的有氧代謝，降低人體運動過程中的氧攝取量，增加運動過程中依賴於無氧代謝的能力。另外，硫化氫還可以作為一種細胞的電子載體，對紅細胞氧化和衰老進行抑制，從而起到保護循環系統中的氧化損傷和清除衰老細胞的作用。

儘管人們對於硫化氫作為氣體信號分子的認識在逐步加深，我國學者所揭示出的硫化氫與高血壓形成的關係，也使人們對硫化氫在心血管疾病中的病理生理學意義有了初步認識，但內源性硫化氫氣體分子的研究仍然是當前生物醫學領域中的嶄新課題，需要進一步深入探討。

氫氣是另外一種重要成分。

關於其生物學作用，請參考拙文：氫氣的生物學效應

http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=21061

我們首次在國際上發表論文,證明採用注射含氫注射液同樣可以具有非常理想的效果.

http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=46243

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