Я носил умное устройство для отслеживания газов три дня. Вот что я узнал

Мои утренние ритуалы довольно постоянны, благодаря моему пушистому будильнику, который требует завтрак в 7 утра, моему коту Чеддеру. Однако в последние несколько дней мне пришлось добавить новый элемент в мой утренний ритуал: аккуратно прикрепить устройство размером с никель к моему нижнему белью, чтобы оно могло отслеживать мои газы в течение следующих 21 часа. Но не волнуйтесь, это все ради науки.

У меня теперь есть возможность — нет, привилегия — протестировать умное нижнее белье, разработанное исследователями Университета Мэриленда под руководством Брантли Холла. Холл и его команда используют это устройство и сотни желающих добровольцев, чтобы ответить на множество вопросов, касающихся нашей метеоризмы. То, что они узнают, не только проливает свет на важную биологическую функцию, о которой мы редко говорим в приличном обществе, но и может помочь людям улучшить свой микробиом и здоровье.

Газология

Безусловно, первый вопрос, который задали мои друзья и семья, когда я упомянул о своем маленьком эксперименте, был: Зачем? Зачем ученым вообще стоит изучать наши газы? Это вопрос, к которому Холл привык, и у него есть краткий ответ.

"Краткосрочная цель этого проекта сейчас — установить базовый уровень", — сказал он мне по Zoom. "У нас нет актуального представления о том, каков нормальный паттерн метеоризма".

Это не значит, что никто не пытался разобраться в наших газах раньше. Гастроэнтеролог Майкл Д. Левитт посвятил примерно семь десятилетий своей жизни изучению метеоризма, пока не вышел на пенсию в 2023 году — настолько, что он стал известен как Доктор Газов. Пионерская работа Левитта в этой области, состоящая из более чем 200 научных статей, раскрыла некоторые тайны о метеоризме, включая его обычный газовый состав. Он помог подтвердить, что только небольшая часть этих газов, примерно 1%, на самом деле отвечает за зловонный запах газа, и что эти вонючие газы основаны на сере.

"Это тот человек, на плечах которого мы стоим", — сказал Холл о Левитте.

Насколько важны исследования Левитта и других, они в значительной степени основаны на самоотчетах людей о своих привычках метеоризма или на использовании трубок, непосредственно вставленных в задний проход для сбора газов для анализа. Память людей может быть туманной даже в лучших обстоятельствах. И хотя ректальные устройства могут быть гораздо более точными, они не очень дружелюбны к людям, мягко говоря. Умное нижнее белье теперь предоставляет гораздо более простой способ следить за нашими газами, чем трубки Левитта.

Подобно тому, как неожиданный squeak на первом свидании, карьера Холла в газологии не была намеренной.

"Я не собирался быть ученым по газам. Я на самом деле механистический микробиолог. Но то, что мы измеряем, — это микробиология, происходящая в вашем кишечнике", — сказал он.

Хотя сера является виновником зловонного запаха газа, устройство команды специально фиксирует большое количество водорода, обнаруживаемого в газах. Этот водород создается исключительно определенными бактериями, которые живут в нашем кишечнике в результате ферментации. Часть его покидает тело через дыхание или отрыжку, но большая часть выходит с газами. Таким образом, обнаружение водорода не только является сильным сигналом о том, что кто-то только что выпустил газ — это также может рассказать нам много о кишечных бактериях, которые его производят.

Команда Холла изначально пыталась изучить микробную ферментацию с помощью сенсоров, которые могли бы обнаруживать водород, производимый бактериями в бескислородной или анаэробной камере. Однако сенсоры, похоже, не работали в этих камерах. Поэтому в момент вдохновения и разочарования Холл буквально положил устройство в свои штаны и выпустил газ на него — что дало огромный, четкий сигнал. Как оказалось, сенсору нужен был кислород для работы, и с тех пор исследователи поняли, что создали идеальный детектор газов.

Атлас человеческих газов

Работа команды в конечном итоге привела их к Атласу человеческих газов, проекту, который рекламируется как "первая научная экспедиция" в мир метеоризма (газ — это технический медицинский термин для газа, который накапливается в наших кишечниках).

Исследователи изначально произвели партию из 800 устройств для проекта, который начался в феврале. Однако интерес со стороны потенциальных добровольцев был настолько высок, что им вскоре пришлось временно приостановить набор. Тем не менее, Холл любезно предоставил мне две запасные копии устройства.

Текущее устройство — теперь в своем 13-м или около того варианте — гораздо менее громоздкое в носке, чем оригинал, созданный более пяти лет назад. По Zoom Холл показал мне V1 Умное Нижнее Белье, громоздкое устройство с проводами, выходящими из него, и зажимом, который должен быть прикреплен к вашему поясу. Другие версии использовали двусторонний скотч, чтобы сделать это, что добровольцы все равно ненавидели, сказал Холл.

Умное нижнее белье в наши дни — это маленькое легкое устройство, которое прикрепляется к центру вашего нижнего белья с помощью простого зажима. Устройство располагается на нижней поверхности нижнего белья и соединяется через ткань с зажимом на другой стороне (в случае более толстого нижнего белья включены два размера зажима). Хотя у меня были небольшие проблемы с прикреплением устройства в первый день, вскоре это стало легко. И, верно, как Холл успокаивал меня в начале, фактическое ношение устройства было совершенно безболезненным на протяжении всех трех дней использования. Честно говоря, были моменты, когда я забывал, что вообще его надел.

Я следовал той же процедуре, что и участники исследования. Утром я заряжал устройство с помощью предоставленного зарядного устройства и подключал его к сопутствующему приложению команды, куда отправлялись данные с предыдущего дня; затем я начинал новую сессию сбора данных. Хотя устройство отслеживает газы самостоятельно, исследование просит людей записывать, когда и что они едят, с помощью фотографии. Это позволяет устройству видеть, сколько времени проходит после еды, прежде чем газы начнут появляться. На основе частоты и интенсивности этих газов оно также может количественно оценить, насколько метаболически активен был ваш микробиом в тот день.

Уроки из газов

К счастью, я никогда не считал себя чрезмерно газообразным человеком. Тем не менее, определенно были моменты, когда я сожалел о потреблении определенных продуктов, особенно молочных, из-за вздутия и газов, которые они могут вызвать.

Поэтому, хотя я не ожидал стать чемпионом по газам, я думал, что моя диета оставит много для подсчета. На самом деле, по совету Холла, я планировал на последний день эксперимента кратко попробовать низко-FODMAP диету. FODMAP — это сокращение от ферментируемых олигосахаридов, дисахаридов, моносахаридов и полиолов. Это в основном углеводы, которые не могут быть полностью переварены организмом, поэтому они вместо этого расщепляются нашими кишечными бактериями. Продукты с высоким содержанием FODMAP, такие как молочные продукты, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и сильно переработанное мясо, иногда связываются с синдромом раздраженного кишечника или другими проблемами с кишечником, и низко-FODMAP диета может использоваться для временного уменьшения симптомов и выявления конкретных триггеров для хронических проблем с кишечником.

К моему приятному удивлению, мой первый день был легким на газы, хотя я побаловал себя своим любимым напитком в последнее время: вкусным большим iced tea с молоком. Устройство отслеживало девять газов в тот день. На второй день я съел еще больше продуктов, которые я лично связываю с газами, таких как крылышки буйвола, что, похоже, увеличило мой счет (23 газа). На третий день я вернулся к своей обычной диете и всего лишь выпустил три газа.

Теперь возможно, что я как-то испортил сбор данных устройства. Тем не менее, результаты всех трех дней совпали с моими субъективными воспоминаниями, и я определенно обращал больше внимания на свои газы, чем обычно. Учитывая, что я 37-летний мужчина без серьезных заболеваний, пищеварительных или других, вероятно, не удивительно, что моя активность газов относительно низка.

В общем, исследования команды уже начали ставить под сомнение некоторые общепринятые представления о метеоризме.

В недавно опубликованном пилотном исследовании, например, исследователи отслеживали газы 19 здоровых взрослых добровольцев. В среднем они обнаружили, что добровольцы выпускали газы 32 раза в день — примерно в два раза больше, чем сообщалось в исследованиях во времена расцвета Левитта. Между добровольцами также было много вариаций: наименьшее количество газов за день составило четыре, в то время как наибольшее — целых 59 "газовых событий".

В начале мая исследователи также представили предварительные данные из подгруппы добровольцев. Из 37 человек они выявили 24, которые, похоже, страдали от непереносимости лактозы, основываясь на увеличенной активности микробиома после потребления молочных продуктов. Однако только 12 из этих людей правильно сообщили, что они выпускали больше газов после лактозы (22 сделали это). И исследования команды на данный момент, по словам Холла, предполагают, что некоторые люди особенно плохо оценивают свои уровни газов, а именно те, кто считает, что они чрезмерно газообразны. Это важно, так как это может означать, что люди, которые обращаются к своему врачу из-за чрезмерного метеоризма, на самом деле нуждаются в других лечениях, которые не просто сосредоточены на газах. Все эти выводы, конечно, должны быть дополнительно проверены с помощью более данных из полного проекта.

Хотя отслеживание газов может показаться смешным, Холл и его команда надеются, что их работа действительно может принести пользу людям. "Добавляя этот аспект объективности, мы можем помочь продвинуть уход", — сказал он. В будущем их исследования могут даже способствовать усилиям по профилактике рака.

Холл отмечает, что рак толстой кишки негативно связан с потреблением клетчатки, так что люди, которые едят больше всего клетчатки, менее склонны развивать его. В настоящее время 95% американцев, вероятно, не получают достаточного суточного потребления клетчатки. И одной из причин, по крайней мере для некоторых людей, является то, что высококлетчатые диеты могут вызывать у микробиома кишечника большое количество газов, вздутия и метеоризма.

"В долгосрочной перспективе есть возможность перепрограммировать наш микробиом, чтобы он производил меньше газов", — сказал Холл. "Это не то, что мы сделаем завтра. Но, понимая, как происходит поток электронов в микробиоме, мы думаем, что можем его измерить, а затем перепрограммировать так, чтобы люди могли есть здоровую, богатую клетчаткой пищу".

Холл и его коллега из UMN Сантьяго Ботасини совместно основали компанию Ventoscity LLC, чтобы в конечном итоге коммерциализировать свою технологию. Пока команда все еще работает над мелочами. К этому лету они надеются выпустить данные из первой крупной партии добровольцев, примерно 500 человек. Они также обновили корпус по сравнению с версией, которую я получил (больше никаких 3D-печати), и они ищут способы обнаружить больше газов с помощью различных сенсоров или техник (углекислый газ и метан являются другими побочными продуктами кишечных бактерий, в то время как азот и кислород также содержатся в газах). В конечном итоге Атлас человеческих газов может зарегистрировать тысячи участников, и у команды уже есть внушительный список ожидания.

"Сразу же было около 8000 в первые пару недель. И с тех пор это было около 50 человек в день. Так что это странно, но не замедляется", — сказал Холл о людях, подписывающихся, чтобы стать потенциальными добровольцами.

Мои несколько дней с Умным Нижним Бельем оставили меня искренне благодарным за мои газы, а также за микробную алхимию, которая делает их возможными. И немедленный интерес к проекту показывает, насколько мы любопытны по поводу газа, который мы выделяем. Судя по многочисленным ответам, которые Холл получил от людей со всего мира, культурная стыдливость по поводу метеоризма действительно кажется более американской чертой.

"Я встретил кого-то из Вьетнама, и они говорили о том, как они просто позволяют им выходить за столом. И это не то, о чем они даже обсуждают. Это смешно, и они просто отпускают это. Я думаю, что это так гуманно, и люди хотят об этом говорить", — сказал он. "Я получаю много электронных писем с очень подробными историями о газовой истории людей. Так что это тоже было очень весело."