Я носив розумний пристрій для відстеження газів три дні. Ось що я дізнався

Мої ранки досить послідовні, в основному завдяки пухнастому будильнику, який вимагає сніданку о 7:00 ранку, моєму коту Чеддеру. Однак останні кілька днів мені довелося додати новий елемент до мого ранкового ритуалу: обережно прикріпити пристрій розміром з п’ятак до моєї білизни, щоб він міг відстежувати мої гази протягом наступних 21 години. Але не хвилюйтеся, це все в ім'я науки.

Я мав можливість — ні, привілей — протестувати розумну білизну, розроблену дослідниками з Університету Меріленд, на чолі з Брантлі Холлом. Холл і його команда використовують пристрій та сотні охочих волонтерів, щоб відповісти на багато питань, що стосуються нашого газоутворення. Те, що вони дізнаються, не лише проллє світло на важливу біологічну функцію, про яку ми рідко говоримо в ввічливому товаристві, але й може допомогти людям покращити свій кишковий мікробіом і здоров'я.

Газоутворення

Без сумніву, перше питання, яке поставили мої друзі та родина, коли я згадав про свій маленький експеримент, було: Чому? Чому вчені взагалі намагаються вивчати наші гази? Це питання, до якого Холл звик, і в нього є коротка відповідь.

"Короткострокова мета цього проекту зараз — встановити базовий рівень," сказав він мені через Zoom. "Ми насправді не маємо актуального уявлення про те, яким є нормальний патерн газоутворення."

Це не означає, що ніхто раніше не намагався зрозуміти наші гази. Гастроентеролог Майкл Д. Левітт присвятив приблизно сім десятиліть свого життя вивченню газоутворення, поки не вийшов на пенсію у 2023 році — настільки, що його стали називати доктором Газів. Піонерська робота Левітта в цій галузі, що складається з більш ніж 200 наукових статей, розкрила певні таємниці газоутворення, включаючи його звичайний склад газів. Він допоміг підтвердити, що лише невеликий відсоток цих газів, приблизно 1%, насправді відповідає за неприємний запах газів, і що ці смердючі гази є сірковими.

"Це той чоловік, на плечах якого ми стоїмо," сказав Холл про Левітта.

Наскільки важливими були дослідження Левітта та інших, вони в основному базувалися на самозвітності людей про їхні звички газоутворення або на використанні трубок, які безпосередньо вводилися в задній прохід для збору газів для аналізу. Пам’ять людей може бути туманною навіть за найкращих обставин. І хоча ректальні пристрої можуть бути набагато точнішими, вони не є дружніми до людей, м’яко кажучи. Розумна білизна тепер забезпечує набагато простіший спосіб стежити за нашими газами, ніж трубки Левітта.

Подібно до того, як неприємний звук на першому побаченні, кар'єра Холла в газоутворенні не була запланованою.

"Я не ставив собі за мету стати вченим з газів. Я насправді механістичний мікробіолог. Але те, що ми вимірюємо, — це мікробіологія, яка відбувається у вашому кишечнику," сказав він.

Хоча сірка є винуватцем неприємного запаху газу, пристрій команди спеціально виявляє великі кількості водню, які містяться в газах. Цей водень створюється виключно певними бактеріями, які живуть у нашому кишечнику в процесі бродіння. Частина його виходить з організму через дихання або відрижку, але більшість виходить у вигляді газів. Таким чином, виявлення водню є не лише сильним сигналом для когось, хто щойно відригнув — це також може багато розповісти про кишкові бактерії, які його виробляють.

Команда Холла спочатку намагалася вивчити мікробне бродіння за допомогою сенсорів, які могли б виявляти водень, вироблений бактеріями в безкисневій або анаеробній камері. Однак сенсори, здається, не працювали в цих камерах. Тож у момент натхнення та розчарування Холл буквально поклав пристрій у свої штани і відригнув на нього — що дало величезний, чіткий сигнал. Як виявилося, сенсору потрібен був кисень для роботи, і з того моменту дослідники зрозуміли, що створили ідеальний детектор газів.

Атлас людських газів

Робота команди врешті-решт призвела їх до Атласу людських газів, проекту, який називається "першою науковою експедицією" в газоутворенні (газ — це технічний медичний термін для газу, що накопичується в наших кишках).

Дослідники спочатку виготовили партію з 800 пристроїв для проекту, який розпочався в лютому. Однак інтерес потенційних волонтерів був настільки високим, що їм незабаром довелося тимчасово призупинити набір. Незважаючи на це, Холл люб'язно надав мені два запасних примірники носимого пристрою.

Поточний пристрій — тепер у своєму 13-му або близько того варіанті — набагато менш громіздкий у носінні, ніж оригінал, створений більше п’яти років тому. Через Zoom Холл показав мені V1 Розумну Білизну, громіздкий пристрій з проводами, що виходять з нього, разом з кліпом, який повинен бути прикріплений до вашого поясу. Інші версії використовували двосторонній скотч, що також не подобалося волонтерам, сказав Холл.

Сьогоднішня Розумна Білизна — це легкий пристрій, який прикріплюється до центру вашої білизни простим кнопковим кліпом. Пристрій розташовується на нижній поверхні білизни і з’єднується через тканину з кліпом з іншого боку (у разі товстішої білизни включено два розміри кліпу). Хоча в перший день мені було трохи важко прикріпити пристрій, це швидко стало простим. І, згідно з запевненнями Холла на початку, носіння пристрою було абсолютно без дискомфорту протягом усіх трьох днів використання. Чесно кажучи, були моменти, коли я зовсім забував, що він у мене надітий.

Я дотримувався тієї ж процедури, що й учасники дослідження. Вранці я заряджав пристрій за допомогою наданого зарядного пристрою та підключав його до супутнього додатку команди, куди надсилалися дані з попереднього дня; потім я починав нову сесію збору даних. Хоча пристрій самостійно відстежує гази, дослідження просить людей записувати, коли і що вони їдять, за допомогою фотографії. Це дозволяє пристрою бачити, скільки часу після їжі проходить, перш ніж гази почнуть з’являтися. На основі частоти та інтенсивності цих газів він також може кількісно оцінити, наскільки метаболічно активним був ваш мікробіом того дня.

Уроки з газоутворення

На щастя, я ніколи не вважав себе надто газованою людиною. Проте були часи, коли я шкодував про вживання певних продуктів, особливо молочних, через здуття та гази, які вони можуть викликати.

Отже, хоча я не очікував стати чемпіоном з газоутворення, я думав, що мій раціон залишить багато для підрахунку. Насправді, за порадою Холла, я планував коротко спробувати дієту з низьким вмістом FODMAP в останній день експерименту. FODMAP — це скорочення для ферментованих олігосахаридів, дисахаридів, моносахаридів і поліолів. Це в основному вуглеводи, які не можуть бути повністю переварені організмом, тому їх розщеплюють наші кишкові бактерії. Продукти з високим вмістом FODMAP, такі як молочні продукти, кукурудзяний сироп з високим вмістом фруктози та сильно оброблене м'ясо, іноді пов'язані з синдромом подразненого кишечника або іншими проблемами з кишечником, а дієта з низьким вмістом FODMAP може використовуватися для тимчасового зменшення симптомів і виявлення конкретних тригерів для хронічних проблем з кишечником.

На моє приємне здивування, мій перший день був легким на гази, навіть незважаючи на те, що я насолоджувався своїм улюбленим напоєм останнім часом: смачним великим холодним чаєм з молоком. Пристрій зафіксував дев’ять газів того дня. У другий день я з’їв ще більше продуктів, які я особисто пов'язую з газами, таких як крильця буйвола, що, здавалося, підвищило мій рахунок (23 гази). На третій день я повернувся до свого звичайного раціону і мав лише три гази загалом.

Тепер, можливо, я якось зіпсував збір даних пристрою. Результати всіх трьох днів збіглися з моїми суб'єктивними спогадами, хоча я дійсно звертав більше уваги на свої гази, ніж зазвичай. Враховуючи, що я 37-річний чоловік без серйозних проблем зі здоров'ям, травлення або інших, ймовірно, не дивно, що моя активність газоутворення відносно низька.

В загальному, дослідження команди вже почало ставити під сумнів деякі поширені уявлення про газоутворення.

У нещодавно опублікованому пілотному дослідженні, наприклад, дослідники відстежували гази 19 здорових дорослих волонтерів. В середньому вони виявили, що волонтери відригнули 32 рази на день — приблизно вдвічі більше, ніж повідомляли дослідження за часів Левітта. Також було багато варіацій між волонтерами: найнижчий рахунок газів за день становив чотири, тоді як найвищий — приголомшливі 59 "газових подій".

На початку травня дослідники також представили попередні дані з підгрупи волонтерів. З 37 людей вони виявили 24, які, здавалося, мали непереносимість лактози, на основі підвищеної активності мікробіому після вживання молочних продуктів. Проте лише 12 з цих людей правильно повідомили, що вони відригнули більше після лактози (22 це зробили). І дослідження команди до цього часу, за словами Холла, свідчить про те, що деякі люди особливо погано оцінюють свої рівні газоутворення, а саме ті, хто вважає, що вони відригнули занадто багато. Це важливо, оскільки це може означати, що люди, які відвідують свого лікаря через надмірне газоутворення, насправді потребують інших лікувань, які не просто зосереджені на газах. Всі ці висновки, звичайно, потрібно буде перевірити з більшою кількістю даних з повного проекту.

Наскільки б дивним не звучало відстеження газів, Холл і його команда сподіваються, що їхня робота дійсно може принести користь людям. "Додавши цей вимір об'єктивності, ми можемо допомогти покращити лікування," сказав він. У майбутньому їхнє дослідження може навіть підвищити зусилля з профілактики раку.

Холл зазначає, що колоректальний рак негативно пов'язаний з вживанням клітковини, так що люди, які їдять найбільше клітковини, менш схильні до його розвитку. Зараз 95% американців, ймовірно, не отримують достатньої щоденної кількості клітковини. І одна з причин, чому, принаймні для деяких людей, полягає в тому, що дієти з високим вмістом клітковини можуть викликати у кишковому мікробіомі велику кількість газів, здуття та газоутворення.

"У довгостроковій перспективі є потенціал перепрограмувати наш мікробіом, щоб він виробляв менше газів," сказав Холл. "Це не те, що ми зробимо завтра. Але, зрозумівши, як відбувається електронний потік у мікробіомі, ми вважаємо, що можемо виміряти, а потім перепрограмувати його, щоб люди могли їсти здорові, багаті клітковиною дієти."

Холл і колега-дослідник UMN Сантьяго Ботасіні заснували компанію Ventoscity LLC, щоб врешті-решт комерціалізувати свою технологію. Поки що команда все ще працює над дрібницями. До цього літа вони сподіваються випустити дані з першої великої партії волонтерів, приблизно 500 людей. Вони також оновили корпус з версії, яку я отримав (більше ніякого 3D-друку), і вони прагнуть виявити більше газів за допомогою різних сенсорів або технік (вуглекислий газ і метан є іншими побічними продуктами кишкових бактерій, тоді як азот і кисень також містяться в газах). Зрештою, сам Атлас людських газів може залучити тисячі учасників, і команда вже має значний список очікування.

"Це було близько 8000 відразу в перші кілька тижнів. І з тих пір це близько 50 людей на день. Тож це дивно, але не сповільнилося," сказав Холл про людей, які підписуються, щоб стати потенційними волонтерами.

Мої кілька днів з Розумною Білизною залишили мене справді вдячним за мої гази, разом з мікробною алхімією, яка робить їх можливими. І миттєвий ажіотаж навколо проекту показує, наскільки ми цікаві до газу, який ми видихаємо. На основі багатьох відповідей, які Холл отримав від людей з усього світу, культурна стриманість щодо газоутворення, здається, дійсно є більше американською рисою.

"Я зустрів когось з В'єтнаму, і вони говорили про те, як вони просто відпускають їх за столом. І це не те, про що вони навіть говорять. Це смішно, і вони просто відпускають. Я думаю, це так гуманно, і люди хочуть про це говорити," сказав він. "Я отримую багато електронних листів з дуже детальними історіями про газову історію людей. Тож це також було дуже весело."