智能内裤测量人类放屁频率 有望更好地追踪整体肠道健康
放屁和抱怨气体过多并不总是一回事，但两者长期以来一直困扰着医生。这是一件令人尴尬的事，容易成为笑谈，通常在礼貌的交谈中被一带而过。
然而，每一次放屁都是由人类肠道中数万亿微生物塑造的可测量生物事件。现在，研究人员开发出前所未有的技术：一种能够在现实生活中全天候精确测量这些事件的方法。
智能内裤如何工作
马里兰大学(UMD)的科学家们创造了"智能内裤"，这是第一款专门设计用来测量人类放屁的可穿戴设备。
它能巧妙地夹在普通内裤上，使用电化学传感器全天候追踪肠道气体。具体来说，它测量放屁中的氢气。
氢气很重要，因为肠道微生物在分解某些食物时会产生它，尤其是人体自身无法消化的纤维。这意味着氢气水平可以直接反映体内微生物组的活动情况。
几十年来，医生们一直在努力帮助那些抱怨气体过多的患者。问题不在于缺乏兴趣，而在于缺乏工具。
正如胃肠病学家Michael Levitt（在该领域被称为"放屁之王"）所写："使用目前可用的测试，医生几乎不可能客观地记录过多气体的存在。"这种挫折感为新方法的出现奠定了基础。
每日放屁的惊人数量
由马里兰大学助理研究员Santiago Botasini领导的团队在健康成年人身上测试了该设备。结果甚至让经验丰富的研究人员感到惊讶。
参与者平均每天放屁32次。这远远超过了医学文献中经常报道的每天14次。有些人每天只放屁4次，而有些人则高达59次。
早期的数据可能偏低有简单的原因。许多研究依赖于自我报告。人们会忘记。他们会漏掉事件。他们肯定不会在睡觉时记录放屁。
其他研究使用了侵入性方法，只涉及少量志愿者。此外，人们对气体的感受也各不相同。两个人可以产生相似的量，但体验方式却大相径庭。
Brantley Hall是马里兰大学细胞生物学和分子遗传学系的助理教授，也是该研究的高级作者，他领导了该设备的开发工作。
"客观测量为我们提供了一个机会，可以在一个难以研究的领域提高科学严谨性，"Hall说。
放屁揭示的肠道信息
大多数放屁含有氢气、二氧化碳和氮气。有些人还会产生甲烷。氢气在放屁中很突出，因为只有肠道微生物才能产生它，而人类细胞不能。
通过持续追踪氢气，"智能内裤"为科学家提供了微生物发酵的实时读数。当你吃某些纤维时，微生物就开始工作并释放氢气作为副产品。该设备可以检测到这些变化。
"把它想象成一种连续的葡萄糖监测仪，但是用于肠道气体，"Hall说，并指出该设备在摄入益生元纤维菊粉后成功检测到氢气产量增加，敏感度达到94.7%。
这种敏感度很重要。微生物组已成为健康研究的主要焦点。科学家已经记录了哪些微生物生活在肠道中。
但了解这些微生物在实时中做什么一直比较困难。气体可能是最直接的信号之一。
定义"正常"气体水平
医生们有血压、胆固醇和血糖的正常范围，但放屁却没有明确的基准。
"我们实际上不知道正常的放屁产量是什么样子，"Hall说。"没有这个基准，很难知道某人的气体产量何时真正过多。"
为回答这个问题，Hall的实验室正在启动"人类放屁图谱"项目。该项目将使用"智能内裤"在美国数百名成年人中昼夜测量放屁模式。
参与者可以远程加入。设备直接寄送到他们的家中。
研究人员将把气体模式与饮食和微生物组组成进行比较。目标是确定美国18岁以上人群的典型情况。
智能内裤概述：(A, B)智能内裤的最终版本是经过五次连续迭代的产品。(C)智能内裤使用不同尺寸的插销固定在内裤外部，几乎适合所有类型的内裤。(D)智能内裤有两个主要的气体传感组件，以及用于追踪设备何时被佩戴的温度、湿度和加速度传感器。此外，该设备通过蓝牙连接到手机进行数据传输。
绘制消化极端情况图谱
早期工作已经暗示了一些有趣的极端情况。有些人食用高纤维饮食——每天约25至38克纤维——但报告的放屁量却很少。
团队称他们为"禅修消化者"(Zen Digesters)。另一些人则产生大量氢气并频繁放屁。这些"氢气超产者"(Hydrogen Hyperproducers)可能帮助科学家了解为什么有些肠道比其他肠道更活跃。
为了深入挖掘，研究人员将从光谱两端的人那里收集粪便样本进行微生物组分析。
"我们已经了解了大量关于哪些微生物生活在肠道中的知识，但对它们在任何特定时刻实际在做什么了解较少，"Hall说。
"人类放屁图谱将为肠道微生物发酵建立客观基准，这是评估饮食、益生菌或益生元干预如何改变微生物组活动的基本工作。"
智能内裤与人类健康
气体是正常的。它是消化的一部分。然而，对一些人来说，它会引起真正的不适、尴尬和焦虑。没有可靠的数据，医生除了安慰之外几乎没有其他可以提供的。
有了客观测量，这种情况可能会改变。研究人员终于可以将患者的气体产量与真实基准进行比较。
他们可以测试特定食物、纤维或补充剂如何影响微生物活动。随着时间的推移，这可能会形成更个性化的饮食和肠道健康建议。
乍听起来可能很有趣。"智能内裤"、"放屁图谱"。但在幽默背后是一个严肃的转变。
科学家们第一次能够精确测量人类最常见的体验之一。有时，进步始于最意想不到的地方。
这项完整的研究发表在《生物传感器与生物电子学》杂志上。
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