Μια μικροσκοπική φορητή συσκευή που προσαρμόζεται διακριτικά στο εσώρουχο επιτρέπει για πρώτη φορά συνεχή, μη επεμβατική καταγραφή της αποβολής εντερικών αερίων. Σε μελέτη σχεδόν 60 υγιών ενηλίκων, οι ερευνητές κατέγραψαν κατά μέσο όρο 32 επεισόδια μετεωρισμού την ημέρα — υπερδιπλάσια από τον αριθμό που συχνά αναφέρεται στην ιατρική βιβλιογραφία. Η τεχνολογία μπορεί μελλοντικά να βοηθήσει στη μελέτη του συνδρόμου ευερέθιστου εντέρου, των τροφικών δυσανεξιών και της δραστηριότητας του μικροβιώματος.
Πόσες φορές την ημέρα αποβάλλει πραγματικά αέρια ένας άνθρωπος; Η απάντηση φαίνεται πολύ λιγότερο προφανής απ’ όσο θα περίμενε κανείς.
Μέχρι σήμερα, οι περισσότερες μελέτες για τον ανθρώπινο μετεωρισμό βασίζονταν στις αναφορές των ίδιων των συμμετεχόντων. Πρόκειται όμως για μια μέθοδο με σημαντικό περιθώριο λάθους: οι άνθρωποι ξεχνούν, κάνουν λάθος στην καταμέτρηση ή απλώς δεν αντιλαμβάνονται τις πολύ μικρές αποβολές αερίων. Οι πιο άμεσες μετρήσεις απαιτούσαν τη χρήση ορθικών σωλήνων, μια διαδικασία που είναι άβολη και πρακτικά ακατάλληλη για παρακολούθηση επί πολλές ώρες ή ημέρες.
Τώρα, ερευνητές ανέπτυξαν μια μικρή φορητή συσκευή που εφαρμόζει πάνω στο εσώρουχο και μπορεί να καταγράφει συνεχώς την παραγωγή εντερικών αερίων, προσφέροντας για πρώτη φορά μια πρακτική και μη επεμβατική μέθοδο παρακολούθησης στην καθημερινή ζωή.
Πώς λειτουργεί το «έξυπνο εσώρουχο»
Η συσκευή δεν μετρά απλώς την παρουσία αερίου.
Παρακολουθεί συγκεκριμένα την απελευθέρωση υδρογόνου, ενός αερίου που παράγεται από τα μικρόβια του εντέρου κατά τη ζύμωση των τροφών.
Οι εντερικές αποβολές αερίων περιέχουν κυρίως υδρογόνο, διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο, ενώ σε ορισμένους ανθρώπους παράγεται επίσης μεθάνιο. Το υδρογόνο έχει ιδιαίτερη σημασία επειδή, σύμφωνα με τους ερευνητές, παράγεται αποκλειστικά από τα μικρόβια του εντέρου και επομένως μπορεί να λειτουργήσει ως άμεσος δείκτης της μικροβιακής ζύμωσης.
Ο Brantley Hall από το University of Maryland παρομοιάζει την τεχνολογία με ένα σύστημα συνεχούς καταγραφής γλυκόζης, με τη διαφορά ότι εδώ το αντικείμενο της παρακολούθησης είναι τα εντερικά αέρια.
Σχεδόν 60 υγιείς εθελοντές στη μελέτη
Στη μελέτη συμμετείχαν σχεδόν 60 υγιείς ενήλικες, ενώ τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Biosensors and Bioelectronics.
Οι ερευνητές χώρισαν τους συμμετέχοντες σε διαφορετικές ομάδες.
Δεκαεννέα άτομα φόρεσαν τη συσκευή κατά τη διάρκεια των καθημερινών τους δραστηριοτήτων για επτά ημέρες, ώστε να αξιολογηθούν η άνεση, η συμμόρφωση και η δυνατότητα συνεχούς ανίχνευσης αερίων.
Άλλοι 38 συμμετέχοντες έλαβαν μέρος σε ελεγχόμενο πείραμα διατροφής, ώστε να εξεταστεί εάν ο αισθητήρας μπορούσε να ανιχνεύσει μεταβολές στην παραγωγή αερίων που προκαλούνται από διαφορετικές τροφές.
32 φορές την ημέρα κατά μέσο όρο
Το αποτέλεσμα που προκάλεσε τη μεγαλύτερη εντύπωση ήταν η συχνότητα.
Οι υγιείς ενήλικες της μελέτης παρήγαγαν κατά μέσο όρο 32 επεισόδια μετεωρισμού ημερησίως.
Ο αριθμός είναι πολύ υψηλότερος από τα περίπου 14 επεισόδια την ημέρα που συχνά αναφέρονται στην ιατρική βιβλιογραφία.
Η διαφορά πιθανότατα οφείλεται, τουλάχιστον εν μέρει, στο γεγονός ότι η νέα συσκευή καταγράφει αντικειμενικά ακόμη και επεισόδια που ο ίδιος ο άνθρωπος μπορεί να μην αντιληφθεί ή να μην θυμηθεί.
Τεράστιες διαφορές από άνθρωπο σε άνθρωπο
Η μέση τιμή των 32 επεισοδίων δεν σημαίνει ότι αυτός είναι ο «φυσιολογικός» αριθμός για όλους.
Οι ερευνητές κατέγραψαν πολύ μεγάλη ατομική διακύμανση.
Ορισμένοι συμμετέχοντες είχαν μόλις τέσσερις αποβολές αερίων την ημέρα, ενώ άλλοι έφτασαν τις 59.
Το εύρημα δείχνει ότι η εντερική παραγωγή αερίων αποτελεί εξαιρετικά εξατομικευμένο χαρακτηριστικό, που πιθανότατα επηρεάζεται από τη διατροφή, τη σύνθεση του μικροβιώματος, τον χρόνο των γευμάτων και άλλες βιολογικές παραμέτρους.
Δεν γνωρίζουμε ακόμη τι θεωρείται «φυσιολογικό»
Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα σημεία της έρευνας είναι ότι, σε αντίθεση με άλλες φυσιολογικές παραμέτρους, δεν υπάρχει καθιερωμένο φυσιολογικό εύρος για την παραγωγή εντερικών αερίων.
Για τη γλυκόζη, τη χοληστερόλη ή την αρτηριακή πίεση υπάρχουν σαφή όρια αναφοράς.
Για τον μετεωρισμό, όμως, η επιστήμη δεν διαθέτει αντίστοιχη αντικειμενική βάση.
Όπως επισημαίνει ο Hall, χωρίς ένα τέτοιο baseline είναι δύσκολο να γνωρίζουμε πότε η παραγωγή αερίων ενός ανθρώπου είναι πραγματικά υπερβολική και πότε απλώς βρίσκεται μέσα στη μεγάλη φυσιολογική διακύμανση.
Γιατί ο μετεωρισμός ενδιαφέρει σοβαρά την ιατρική
Η έρευνα μπορεί να ακούγεται αρχικά χιουμοριστική, αλλά οι πιθανές εφαρμογές είναι καθόλου αστείες.
Οι δημιουργοί της συσκευής θεωρούν ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση παραγόντων που σχετίζονται με σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου και τροφικές δυσανεξίες, δύο καταστάσεις στις οποίες η παραγωγή αερίων, το φούσκωμα και οι μεταβολές στη μικροβιακή ζύμωση μπορεί να έχουν κλινικό ενδιαφέρον.
Η συνεχής καταγραφή θα μπορούσε να δείξει, για παράδειγμα, αν συγκεκριμένα τρόφιμα προκαλούν συστηματικά αύξηση της παραγωγής υδρογόνου σε έναν συγκεκριμένο άνθρωπο.
Περισσότερες από 11 ώρες χρήσης την ημέρα
Για μια wearable συσκευή, η ακρίβεια δεν είναι το μοναδικό κριτήριο.
Πρέπει επίσης να μπορεί να φορεθεί χωρίς να παρεμβαίνει σημαντικά στην καθημερινότητα.
Οι συμμετέχοντες στη μελέτη κατάφεραν να φορούν το σύστημα περισσότερες από 11 ώρες ημερησίως, με υψηλή συμμόρφωση στο πρωτόκολλο.
Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία, επειδή η πραγματική αξία της τεχνολογίας βρίσκεται ακριβώς στη δυνατότητα παρακολούθησης για μεγάλα χρονικά διαστήματα και όχι μόνο για λίγες ώρες μέσα σε ένα εργαστήριο.
Το έντερο ως ένας συνεχώς ενεργός βιοαντιδραστήρας
Το ανθρώπινο έντερο φιλοξενεί τρισεκατομμύρια μικροοργανισμούς.
Όταν τα βακτήρια μεταβολίζουν συστατικά της διατροφής που δεν έχουν απορροφηθεί προηγουμένως, παράγουν διάφορα μεταβολικά προϊόντα και αέρια.
Το υδρογόνο αποτελεί ένα από αυτά.
Η συνεχής μέτρησή του μπορεί επομένως να προσφέρει μια δυναμική εικόνα του πότε και πόσο έντονα τα μικρόβια του εντέρου ζυμώνουν την τροφή.
Αυτό αποτελεί διαφορετική προσέγγιση από τις περισσότερες σημερινές μελέτες μικροβιώματος, οι οποίες επικεντρώνονται κυρίως στο ποια μικρόβια υπάρχουν μέσα στο έντερο.
Το μεγάλο κενό της έρευνας για το μικροβίωμα
Τα τελευταία χρόνια, η επιστήμη έχει κάνει τεράστια πρόοδο στη χαρτογράφηση των μικροβιακών ειδών που ζουν στο ανθρώπινο γαστρεντερικό σύστημα.
Όπως σημειώνει όμως ο Hall, γνωρίζουμε πολύ περισσότερα για το ποια μικρόβια υπάρχουν παρά για το τι ακριβώς κάνουν κάθε συγκεκριμένη στιγμή.
Η νέα συσκευή προσπαθεί να καλύψει ακριβώς αυτό το κενό, μετατρέποντας ένα μεταβολικό προϊόν των μικροβίων —το υδρογόνο— σε συνεχή βιολογικό σήμα.
Από το «ποιο μικρόβιο υπάρχει» στο «τι κάνει τώρα»
Η διαφορά είναι ουσιαστική.
Δύο άνθρωποι μπορεί να έχουν παρόμοια μικροβιακή σύνθεση, αλλά τα βακτήριά τους να λειτουργούν διαφορετικά ανάλογα με τη διατροφή, την ώρα της ημέρας ή το μεταβολικό περιβάλλον.
Η συνεχής μέτρηση της παραγωγής υδρογόνου θα μπορούσε επομένως να προσθέσει ένα λειτουργικό επίπεδο πληροφορίας πάνω στη γνωστή ανάλυση του μικροβιώματος.
Τι μπορεί να μας πει η διατροφή
Η ομάδα συμπεριέλαβε στη μελέτη και ελεγχόμενο διατροφικό πείραμα ακριβώς για να διαπιστώσει εάν ο αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει διατροφικά προκαλούμενες αλλαγές στην παραγωγή αερίων.
Η δυνατότητα αυτή ανοίγει ενδιαφέρουσες προοπτικές για εξατομικευμένη διατροφή.
Ένας άνθρωπος μπορεί, για παράδειγμα, να παράγει πολύ περισσότερο υδρογόνο μετά από συγκεκριμένους υδατάνθρακες, ενώ κάποιος άλλος να αντιδρά διαφορετικά στην ίδια τροφή.
Στο μέλλον, τέτοια δεδομένα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να συσχετίζονται αντικειμενικά τα συμπτώματα με συγκεκριμένες διατροφικές επιλογές.
Οι «Zen Digesters» και οι «Hydrogen Hyperproducers»
Τα πρώτα δεδομένα έχουν ήδη οδηγήσει τους ερευνητές να παρατηρήσουν διαφορετικά μοτίβα παραγωγής αερίων.
Η ομάδα αναζητά τώρα περισσότερους συμμετέχοντες από κατηγορίες που αποκαλεί ανεπίσημα «Zen Digesters», δηλαδή ανθρώπους που τρώνε διατροφή πλούσια σε φυτικές ίνες αλλά παράγουν ελάχιστα αέρια, και «Hydrogen Hyperproducers», ανθρώπους με πολύ υψηλή παραγωγή υδρογόνου.
Οι ονομασίες αυτές δεν αποτελούν ιατρικές διαγνώσεις. Χρησιμοποιούνται από την ερευνητική ομάδα για να περιγράψουν διαφορετικά φυσιολογικά πρότυπα που αξίζει να μελετηθούν συστηματικότερα.
Έρχεται ο «Human Flatus Atlas»
Το επόμενο σχέδιο της ερευνητικής ομάδας είναι πολύ πιο φιλόδοξο.
Οι επιστήμονες σκοπεύουν να παρακολουθήσουν εκατοντάδες ανθρώπους ημέρα και νύχτα, καταγράφοντας τα μοτίβα εντερικών αερίων και συσχετίζοντάς τα με τη διατροφή και τη σύνθεση του μικροβιώματος.
Ο στόχος είναι η δημιουργία ενός Human Flatus Atlas, ενός συστηματικού «χάρτη» της φυσιολογικής ανθρώπινης παραγωγής εντερικών αερίων.
Γιατί χρειάζεται ένας τέτοιος άτλαντας
Η δημιουργία αντικειμενικών τιμών αναφοράς αποτελεί προϋπόθεση προτού μια τέτοια τεχνολογία μπορέσει να αποκτήσει ουσιαστική κλινική χρησιμότητα.
Εάν δεν γνωρίζουμε τι αποτελεί φυσιολογικό εύρος, δεν μπορούμε εύκολα να διακρίνουμε την υγιή διακύμανση από ένα μοτίβο που μπορεί να σχετίζεται με παθολογία.
Ο Human Flatus Atlas θα μπορούσε να προσφέρει ακριβώς αυτή τη βάση.
Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, τέτοιες αντικειμενικές μετρήσεις είναι επίσης απαραίτητες για να αξιολογείται εάν διατροφικές, προβιοτικές ή πρεβιοτικές παρεμβάσεις αλλάζουν πραγματικά τη δραστηριότητα του μικροβιώματος.
Μπορεί να γίνει το «CGM του εντέρου»;
Η αναλογία με τους συνεχείς καταγραφείς γλυκόζης είναι ενδιαφέρουσα.
Τα CGM άλλαξαν τη διαχείριση του διαβήτη επειδή αντικατέστησαν μεμονωμένες μετρήσεις με μια συνεχή καμπύλη δεδομένων.
Κάτι αντίστοιχο επιχειρούν τώρα οι ερευνητές για τη δραστηριότητα του εντερικού μικροβιώματος.
Αντί για μια μεμονωμένη εξέταση, η συσκευή θα μπορούσε να δείχνει πώς αλλάζει η μικροβιακή ζύμωση μέσα σε ένα 24ωρο, πριν και μετά τα γεύματα ή έπειτα από μια συγκεκριμένη διατροφική παρέμβαση.
Δεν αποτελεί ακόμη διαγνωστικό εργαλείο
Παρά το ενδιαφέρον των αποτελεσμάτων, η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό στάδιο.
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε σχετικά μικρό αριθμό υγιών συμμετεχόντων και δεν αποδεικνύει ακόμη ότι η συσκευή μπορεί να διαγνώσει σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου, τροφική δυσανεξία ή άλλη γαστρεντερική νόσο.
Επιπλέον, η καταγραφή του υδρογόνου δεν ισοδυναμεί με πλήρη χαρτογράφηση όλων των αερίων ή όλων των λειτουργιών του μικροβιώματος.
Το επόμενο στάδιο θα απαιτήσει μεγαλύτερες και πιο διαφορετικές ομάδες συμμετεχόντων, συμπεριλαμβανομένων ανθρώπων με συγκεκριμένες γαστρεντερικές παθήσεις.
Το εύρημα των 32 επεισοδίων χρειάζεται προσοχή
Ο αριθμός των 32 αποβολών αερίων ημερησίως είναι εντυπωσιακός, αλλά δεν πρέπει να μετατραπεί αυτομάτως σε νέο «φυσιολογικό όριο».
Προέρχεται από μια μικρή ερευνητική ομάδα υγιών ενηλίκων και συνοδεύεται από τεράστια διακύμανση — από 4 έως 59 επεισόδια την ημέρα.
Ακριβώς γι’ αυτό οι ίδιοι οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι απαιτούνται πολύ μεγαλύτερες μελέτες για να δημιουργηθούν αξιόπιστες τιμές αναφοράς.
Από ένα αμήχανο θέμα σε βιοδείκτη του μικροβιώματος
Η παραγωγή εντερικών αερίων αντιμετωπίζεται συνήθως ως αστείο ή κοινωνικά αμήχανο θέμα.
Για τους ερευνητές, όμως, μπορεί να αποτελεί μια συνεχή πηγή πληροφορίας για τη λειτουργία του εντέρου.
Το σημαντικότερο επίτευγμα της νέας συσκευής δεν είναι επομένως ότι μπορεί απλώς να μετρήσει πόσες φορές την ημέρα αποβάλλει κάποιος αέρια.
Είναι ότι μετατρέπει μια μέχρι σήμερα δύσκολα μετρήσιμη φυσιολογική διαδικασία σε συνεχή, αντικειμενικό βιολογικό δεδομένο.
Και αυτό θα μπορούσε στο μέλλον να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς η διατροφή, το μικροβίωμα και οι γαστρεντερικές παθήσεις αλληλεπιδρούν σε πραγματικό χρόνο.
Κάντε like στη σελίδα μας στο facebook για να μαθαίνετε όλα τα νέα
Διαβάστε επίσης
Σύκα: Τι προσφέρουν στην υγεία και πόσα πρέπει να τρώμε
Παιδιά και λαχανικά: Τι πρέπει να γνωρίζουν οι γονείς
