Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ ανέπτυξαν το Smart Underwear (Έξυπνο Εσώρουχο), την πρώτη φορητή συσκευή σχεδιασμένη ειδικά για τη μέτρηση του ανθρώπινου μετεωρισμού. Ένας μικρός αισθητήρας παρακολουθεί το υδρογόνο στα εντερικά αέρια, επιτρέποντας στους επιστήμονες να επανεξετάσουν παλιές παραδοχές σχετικά με το πόσο συχνά οι άνθρωποι αποβάλλουν αέρια. Η τεχνολογία προσφέρει επίσης έναν νέο τρόπο παρατήρησης του μικροβιακού μεταβολισμού του εντέρου κατά την καθημερινή ζωή.
Για πολλά χρόνια, οι γιατροί είχαν περιορισμένα εργαλεία για να αξιολογήσουν ασθενείς που αναφέρουν προβλήματα με τα εντερικά αέρια. Ο γαστρεντερολόγος Michael Levitt, ευρέως γνωστός στον τομέα ως ο «Βασιλιάς των Πορδών» (King of Farts), ανέδειξε την πρόκληση το 2000 όταν έγραψε: «Είναι σχεδόν αδύνατο για τον γιατρό να τεκμηριώσει αντικειμενικά την ύπαρξη υπερβολικών αερίων χρησιμοποιώντας τις επί του παρόντος διαθέσιμες εξετάσεις».
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Brantley Hall, επίκουρο καθηγητή στο Τμήμα Κυτταρικής Βιολογίας και Μοριακής Γενετικής στο UMD, δημιούργησε το Smart Underwear, μια συμπαγή φορητή συσκευή που προσαρμόζεται διακριτικά σε ένα κανονικό εσώρουχο. Η συσκευή περιέχει ηλεκτροχημικούς αισθητήρες που παρακολουθούν συνεχώς την παραγωγή εντερικών αερίων κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας.
Η μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Biosensors and Bioelectronics: X, με επικεφαλής τον ερευνητή Santiago Botasini, χρησιμοποίησε τη συσκευή για να μετρήσει τον μετεωρισμό σε υγιείς ενήλικες. Οι συμμετέχοντες παρήγαγαν αέρια κατά μέσο όρο 32 φορές την ημέρα, περίπου διπλάσιες από τις 14 (±6) ημερήσιες εκδηλώσεις που αναφέρονται συχνά στην παλαιότερη ιατρική βιβλιογραφία. Ωστόσο, τα αποτελέσματα διέφεραν ευρέως μεταξύ των ατόμων, με τα σύνολα να κυμαίνονται από μόλις τέσσερις εκδηλώσεις αερίων την ημέρα έως και 59.
Οι παλαιότερες εκτιμήσεις ήταν πιθανότατα χαμηλότερες επειδή προηγούμενες μελέτες βασίζονταν σε επεμβατικές τεχνικές μέτρησης που διεξάγονταν σε μικρές ομάδες ή βασίζονταν σε αυτοαναφορές. Και οι δύο προσεγγίσεις μπορεί να χάνουν συμβάντα, εξαρτώνται από ατελή μνήμη και δεν μπορούν να καταγράψουν την παραγωγή αερίων ενώ κάποιος κοιμάται. Επιπλέον, οι άνθρωποι διαφέρουν σημαντικά στη σπλαχνική ευαισθησία, που σημαίνει ότι δύο άτομα μπορεί να παράγουν παρόμοιες ποσότητες αερίων αλλά να τις αντιλαμβάνονται πολύ διαφορετικά.
«Η αντικειμενική μέτρηση μας δίνει την ευκαιρία να αυξήσουμε την επιστημονική αυστηρότητα σε έναν τομέα που ήταν δύσκολο να μελετηθεί», δήλωσε ο Hall, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης.
Στους περισσότερους ανθρώπους, τα εντερικά αέρια αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο, διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο. Μερικά άτομα παράγουν επίσης μεθάνιο. Το υδρογόνο παράγεται αποκλειστικά από μικρόβια που ζουν στο έντερο, επομένως η συνεχής μέτρηση του υδρογόνου στα αέρια παρέχει ένα άμεσο σήμα της μικροβιακής ζύμωσης καθώς τα βακτήρια του εντέρου διασπούν συστατικά τροφών.
«Σκεφτείτε το σαν ένα συνεχόμενο όργανο μέτρησης γλυκόζης, αλλά για τα εντερικά αέρια», είπε ο Hall, εξηγώντας ότι η συσκευή ανίχνευσε αυξημένη παραγωγή υδρογόνου αφού οι συμμετέχοντες κατανάλωσαν ινουλίνη, μια πρεβιοτική ίνα. Ο αισθητήρας εντόπισε αυτές τις αυξήσεις με ευαισθησία 94,7%.
Ο Άτλαντας Ανθρώπινων Αερίων
Οι επιστήμονες έχουν καθιερώσει φυσιολογικά εύρη για πολλά μεγέθη υγείας, όπως η γλυκόζη αίματος και η χοληστερόλη. Για τον μετεωρισμό, ωστόσο, δεν υπάρχει μια ευρέως αποδεκτή βασική γραμμή.
«Στην πραγματικότητα δεν γνωρίζουμε πώς μοιάζει η φυσιολογική παραγωγή αερίων», είπε ο Hall. «Χωρίς αυτή τη βασική γραμμή, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε πότε η παραγωγή αερίων κάποιου είναι πραγματικά υπερβολική».
Για να καλύψει αυτό το κενό, το εργαστήριο του Hall ξεκινά ένα μεγάλο έργο που ονομάζεται Human Flatus Atlas (Άτλαντας Ανθρώπινων Αερίων). Η μελέτη θα χρησιμοποιήσει το Smart Underwear για να μετρήσει συνεχώς τα πρότυπα μετεωρισμού σε εκατοντάδες συμμετέχοντες, ενώ θα αναλύει επίσης τη διατροφή τους και τη σύσταση του μικροβιώματος του εντέρου τους. Οι συσκευές θα αποστέλλονται απευθείας σε εθελοντές, επιτρέποντας σε ενήλικες σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες να συμμετάσχουν από το σπίτι τους. Στόχος είναι να καθοριστεί το φυσιολογικό εύρος παραγωγής αερίων μεταξύ των ανθρώπων στις Ηνωμένες Πολιτείες άνω των 18 ετών.
Για να αποτυπωθεί το πλήρες φάσμα της διακύμανσης, οι ερευνητές στρατολογούν εθελοντές που εντάσσονται σε διάφορες κατηγορίες που εντοπίστηκαν κατά την πρώιμη έρευνα.
Digesters Zen (Zen Digesters) είναι άτομα που ακολουθούν δίαιτα πλούσια σε φυτικές ίνες (25-38 γραμμάρια φυτικών ινών ημερησίως) αλλά παράγουν πολύ λίγα αέρια. Η μελέτη τους μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν πώς το μικροβίωμα προσαρμόζεται σε δίαιτες πλούσιες σε φυτικές ίνες.
Υπερ-παραγωγοί Υδρογόνου (Hydrogen Hyperproducers) είναι άτομα που αποβάλλουν αέρια συχνά. Η εξέταση αυτής της ομάδας μπορεί να αποκαλύψει βιολογικούς παράγοντες που οδηγούν σε υψηλή παραγωγή αερίων.
Φυσιολογικοί Άνθρωποι (Normal People) αντιπροσωπεύουν εκείνους που βρίσκονται μεταξύ αυτών των δύο άκρων.
Για να κατανοήσουν καλύτερα τα μικρόβια που ευθύνονται για αυτές τις διαφορές, η ομάδα θα συλλέξει δείγματα κοπράνων από Digesters Zen και Υπερ-παραγωγούς Υδρογόνου για ανάλυση μικροβιώματος.
«Μάθαμε πολλά σχετικά με το ποια μικρόβια ζουν στο έντερο, αλλά λιγότερα για το τι πραγματικά κάνουν ανά πάσα στιγμή», είπε ο Hall. «Ο Άτλαντας Ανθρώπινων Αερίων θα καθιερώσει αντικειμενικές βασικές γραμμές για τη μικροβιακή ζύμωση του εντέρου, κάτι που είναι απαραίτητο θεμέλιο για την αξιολόγηση του πώς οι διατροφικές, προβιοτικές ή πρεβιοτικές παρεμβάσεις αλλάζουν τη δραστηριότητα του μικροβιώματος».
Περισσότερες πληροφορίες: Smart underwear: A novel wearable for long-term monitoring of gut microbial gas production via flatus. Biosensors and Bioelectronics: X, 2025; 27: 100699 DOI: 10.1016/j.biosx.2025.100699.
