Explainer: オナラの化学的性質

不快なオナラの臭いは、蓄積されたガスの爆発的な危険性に比べれば、些細な不便さに過ぎません。 この潜在的な危険性がもっと広く喧伝されていないのは驚きであり、医師や科学者が病気の診断に利用しようとしているのは、さらに驚きかもしれません。 どうしたものか。

最大で2kgの微生物が大腸に生息し、1日に届くと考えられる約40gの複合糖質を発酵させています。 大腸菌は、炭水化物1gあたり約3分の1リットルの水素を発生させることができ、これは1日あたり13リットル以上に相当します。 しかし、微生物の集団は、部分的に消化された食物を私たちの健康に影響を与える物質に変換する精製所であり、ファーミキューテス菌が生成する水素もその原料となっている2。例えば、一部の細菌は水素を硫酸イオンと反応させて硫化水素ガスを作るが、これは卵の腐ったような不快な臭いをもたらすだけでなく、それ自体が可燃性である。 また、古細菌は、4分子の水素と1分子の二酸化炭素を反応させて、1分子のメタンと2分子の水を作ることで、可燃性のレベルを下げることができます3

では、このような化学反応の後、私たちのオナラにはどのようなガスが、どのくらいの量含まれているのでしょうか？

私たちが腸から放出するガスのほとんどは無臭で、最大で4分の1は、飲み込んだ空気からの単なる酸素と窒素です。 オナラの臭いは人によって大きく異なりますが、約4分の3は腸内細菌叢によって生成された二酸化炭素、水素、メタンです。 米国ミネアポリス退役軍人医療センターの消化器学者マイケル・レビット氏によると、メタンを生成する腸内細菌叢を持っている人は3分の1しかいないという。 Levitt氏は1970年代から、患者の直腸にチューブを挿入してオナラを採取し、腸内ガスの組成を測定する方法をリードしてきました。

1998年、Levitt氏のチームは直腸チューブを使って、健康な女性6人と健康な男性10人のおならの成分を4時間にわたって詳細に調査しました4。 また、Levittチームの測定によると、臭い成分もあまり水素を消費しないことがわかった。

4時間の間に、16人の被験者は3回から9回のおならをし、1回のおならの平均量は100mlでした。 この回数は、オーストラリアのニューサウスウェールズ大学のローズマリー・スタントンとテリー・ボーリンが1998年に健康な人を対象に行った調査の範囲にぴったり当てはまります5。スタントンの説明によると、彼らがおならの研究を行ったのは、「鼓腸は消化不良の兆候だと考えて、食物繊維を含む多くの食品を避けている人がいることを発見した」からです。 そこで、60人の男女にオナラを数えてもらい、食事の摂取量を記録してもらいました。 男性は1日に2〜53回、平均12.7回のオナラをし、女性は1日に1〜32回、平均7.1回のオナラをしました。 オナラの回数は、繊維質を多く摂っている人ほど多かったそうです。 今回の研究では、おならをすることは普通のことだとスタントンは言います。

過敏性腸症候群（IBS）などに関連する腸内細菌の不均衡が、水素とメタンのレベルを変化させるという証拠があると、英国ウエスト・オブ・イングランド大学のBen de Lacy Costello氏は言います。 メタンは、蠕動運動と呼ばれる腸の筋肉の収縮を阻害するようなので、便秘の原因になる可能性があります。 同様に、硫化水素も筋肉の収縮を阻害し、腸壁の損傷や、炎症性腸疾患（IBD）や大腸がんとの関連性が指摘されています。 しかし、多くの人が様々な理由で水素やメタンを大量に発生させているため、呼気検査の有用性には疑問がある。

その結果、De Lacy Costello氏らは、最も一般的なガスを超えて、非常に低濃度の糞便から放出される揮発性化合物を研究するようになりました6。 揮発性の化学物質は、混合物の上にあるプラスチックの繊維に吸着させるか、チューブを通してポンプで排出させ、ガスクロマトグラフィーと質量分析計を用いて分析しました。 その結果、揮発性硫黄化合物やインドール、スカトールなど、排泄物の臭いに関係する分子を含む297種類の化合物が見つかりました。 また、α-ピネン、β-ピネン、リモネンなど、より良い香りのする化合物も見つかりました。 これらの化合物のパターンは、健康な人と、潰瘍性大腸炎や、下痢の原因となるクロストリジウム・ディフィシレやカンピロバクター・ジェジュニに感染している人との間で異なっていました。

ピネンやリモネンがあるということは、オナラや排泄物の匂いには、松のような、レモンのような香りがするはずですか？

おそらくですが、他の化合物に比べて非常に低い濃度でも、インドール、スカトール、硫黄化合物が匂いのプロファイルを支配することがあると、De Lacy Costello氏は言います。

彼のチームが行ったような糞便からの化合物の収集は、役に立つというには少々長すぎるのではないでしょうか？

2014年に発表された別の研究では、質量分析計をよりシンプルで安価な金属酸化物半導体検出器に置き換え、システム全体を小型化することができました7。 揮発性物質のパターンだけでサンプルを分類できる装置を設計できれば、実際の化合物の正体を知らなくても病気を診断できるようになるかもしれません」とDe Lacy Costelloは言う。 現在のところ、このシステムは、IBS患者とIBD患者の糞便サンプルを76％の精度で区別することができます。 De Lacy Costello氏のチームは、大腸がんの早期警告テストやスクリーニングツールとして使用するための「電子鼻」の開発も進めています。

では、オナラを測定して病気を検査することが可能になるのでしょうか？

将来的には、オナラや皮膚からの分泌物、呼気など、体から出るものを直接モニターすることで、何らかの病気を診断できる可能性は高いと思います」と、De Lacy Costello氏は言います。 これは、世界中の科学者チームの目標であることは間違いありません」。 レビット氏は、彼が行ったように直腸管を使ってオナラをトラップすれば、診断に使える可能性があると考えている。 しかし、そうしないと、ガスや微量化合物を希釈する空気の影響で、制御できなくなると考えています。

豆を食べると本当におならが出るのか

2011年、数週間にわたって行われた3つの異なる試験では、約半数の被験者が、毎日ピント豆やベイクドビーンズを食べ始めると、おならの回数が増えたと報告しています8。 しかし、食事を続けているうちにおならの回数は減り、影響を受けた参加者のシステムが調整されて、数週間後にはおならの回数が通常に戻ったという。 レビットはこの効果を身をもって体験した。 豆には個人差があったり、時間による変化があったりして、何か面白いですね。

おならを抑える最善の方法は？

「あまり長く我慢しないでください-影響を受けやすい人には痛みやIBSが生じます」とスタントンは言います。 食物繊維の摂取を控えるとガスの発生を抑えることができますが、食物繊維は大腸がんや痔、憩いのリスクを低下させるなど、多くの理由で重要です。 オーツ麦や多くの果物、野菜に含まれる水溶性食物繊維は、大腸内の「善玉」バクテリアの増殖を促します。 善玉菌は短鎖脂肪酸を生成し、これが大腸から吸収され、血清コレステロールや血糖値の低下に役立つ」と述べている。 Levitt氏の実験では、活性炭を1日4回、1週間食べ続けても、おならの臭いや量を抑えることはできなかった9。

Andy Extanceは、イギリスのエクセターを拠点とするサイエンスライターです。