Fecal bacterial activity in symptomatic carbohydrate malabsorption: Effect on the fecal short-chain fatty acid ratio*[1]

Summary

Background: It is still not clear why only some patients with carbohydrate malabsorption experience symptoms. In a previous study on healthy fructose malabsorbers an increased degradation of fructose in anaerobic fecal cultures from symptomatic malabsorbers was found, indicating increased bacterial activity. In the present study, the same investigation was repeated in patients with nonspecific abdominal complaints and fructose malabsorption. Moreover fecal short-chain fatty acids (SCFA), products of colonic bacterial fermentation of carbohydrates were measured.

Patients and methods: A standard quantity of fructose (500 mg) was added to anaerobic fecal cultures from 25 patients (nine men, 16 women; median of age 53 years, range 36-69 years). The fructose degradation rate was assessed using photometry, and interpreted as representing bacterial activity in the colon. In 14 of the patients, SCFA levels were also meas­ured using chromatography on a capillary column.

Results: 10 of the 25 patients had a history of symptoms after ingesting fructose-containing foods, and also showed symptoms during the test; 6 patients had symptoms either in their history or during the test; and the remaining 9 were free of symptoms. There were no differences in the H₂ increase. The fructose degradation rate was higher in symptomatic malabsorbers (255 mg vs. 217 mg), but the difference was not significant. However, there was a strong inverse correlation between this bacterial activity and the acetate level, with r = -0.822 (P = 0.000) and r = -0.868 (P = 0.000) in the rank ­correlation. The correlation for propionate was r = 0.479 ( P = 0.083), and that for butyrate was r = 0.599 (P = 0.024).

Conclusions: This study failed to confirm a significant correlation between fecal bacterial activity and the occurrence of symptoms in patients with fructose malabsorption. However, the interesting correlation with the SCFA raises questions regarding possible connections between colonic bacteria, carbohydrate malabsorption, and the beneficial effect of this pattern of SCFA in several colonic diseases.

Die bakterielle Aktivität im Stuhl bei Patienten mit Kohlenhydratmalabsorption: das Verhältnis der kurzkettigen freien Fettsäuren

Einleitung: Es ist unklar, warum nur ein Teil der Patienten mit einer Kohlenhydratmalabsorption Symp­tome aufweisen. In einer früheren Studie mit Fruktosemalabsorbern fanden wir in den anaeroben Stuhlkulturen symptomatischer Probanden eine erhöhte Abbaurate von diesen Kulturen zugesetzter Fruktose. Diese Beobachtung wurde als Ausdruck einer erhöhten bakteriellen Aktivität von Kolonbakterien interpretiert. Wir wiederholten diese Untersuchung bei Patienten mit unspezifischen Abdominalbeschwerden und Fruktosemalabsorption. Zudem wurden zusätzlich die kurzkettigen freien Fettsäuren, weitere Abbauprodukte der bakteriellen Fermentation von Kohlenhydraten, bestimmt.

Patienten und Methodik: Anaeroben Stuhlkulturen von 25 Patienten (9 Männer, 16 Frauen; Alter 53 Jahre [Median; Be­reich 36-69) wurde eine standardisierte Menge an Fruktose (500 mg) zugesetzt. Die Abbaurate der Fruktose wurde photometrisch erfasst und als bakterielle Aktivität interpretiert. Bei 14 dieser Patienten wurden zusätzlich säulenchromato­graphisch die kurzkettigen freien Fettsäuren bestimmt.

Ergebnisse: Von den 25 Patienten hatten 10 Beschwerden nach dem Genuss fruktosehaltiger Nahrungsmittel wie auch Symptome während des H₂-Tests. 6 gaben Beschwerden entweder nur in der Anamnese oder nur während des Tests an, die restlichen 9 überhaupt keine. Der H₂-Anstieg war in allen Gruppen gleich. Die Abbaurate von Fruktose war erneut in den Stuhlkulturen symptomatischer Malabsorber höher (255 mg versus 217 mg), der Unterschied war aber nicht signifikant. Eine signifikante inverse Korrelation war jedoch zwischen dieser bakteriellen Aktivität und dem Anteil an Azetat an der Gesamtmenge der freien Fettsäuren (r = -0,822 [p = 0,000] und r = -0,868 [p = 0,000] im Ranktest) zu beobachten. Zudem lagen Korrelationen mit dem Anteil an Propionat (r = 0,479; p = 0,083) bzw. Butyrat ( r = 0,599; p = 0,024) vor.

Schlussfolgerungen: Es gelang nicht, eine signifikante Korrelation zwischen dem Auftreten von Symptomen im Rahmen einer Fruktosemalabsorption und der postulierten Aktivität von Kolonbakterien nachzuweisen. Der bemerkenswerte Zusammenhang jedoch zwischen dem Fettsäuremuster und dieser Aktivität wirft neue Fragen zu einer möglichen Verbindung zwischen Kolonbakterien, Kohlenhydratmalabsorption und einem möglicherweise positiven Einfluss dieser Fettsäurekonstellation auf verschiedene Erkrankungen des Kolons auf.

Key words

Carbohydrate Malabsorption - Fructose Malabsorption - Fecal Bacterial Activity - Short-Chain Fatty Acids

Schlüsselwörter

Kohlenhydratmalabsorption - Fruktosemalabsorption - Bakterielle Aktivität im Stuhl - Kurzkettige freie Fettsäuren

1 This paper was presented at the Digestive Diseases Week (DDW) 1999, and has appeared as an abstract in Gastroenterology.

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Fußnoten

1 This paper was presented at the Digestive Diseases Week (DDW) 1999, and has appeared as an abstract in Gastroenterology.

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