Wyjaśniacz: Chemia bąków

Nieprzyjemny zapach bąka to niewielka niedogodność w porównaniu z zagrożeniem wybuchowym, jakie może stanowić nagromadzenie gazu. Złożone węglowodany, takie jak błonnik z naszego pożywienia, przechodząc niestrawione przez nasze jelito cienkie, mogą zostać przekształcone w ponad 13 litrów wysoce łatwopalnego wodoru dziennie.1 To zaskakujące, że to potencjalne zagrożenie nie jest trąbione szerzej – i być może jeszcze bardziej zaskakujące, że lekarze i naukowcy próbują używać go do diagnozowania chorób.

Na pewno nie możemy produkować tyle wodoru, bo inaczej wszyscy przepadlibyśmy z wiatrem? Co się dzieje?

Do dwóch kilogramów mikroorganizmów zamieszkuje nasze jelito grube, fermentując około 40 g węglowodanów złożonych, które, jak się uważa, docierają do nich każdego dnia. Bakterie okrężnicy mogą produkować około jednej trzeciej litra wodoru na gram węglowodanów, co może równać się ponad 13 litrom dziennie. Ale masa mikrobiologiczna jest efektywnie rafinerią przetwarzającą częściowo strawiony pokarm w substancje, które często wpływają na nasze zdrowie, w których wodór produkowany przez bakterie Firmicutes jest również surowcem.2 Na przykład, niektóre bakterie reagują z jonami siarczanowymi i wytwarzają gazowy siarkowodór, który nie tylko przynosi nieprzyjemny zapach zgniłych jaj, ale sam jest łatwopalny. Mikroby Archaea mogą również obniżyć poziom łatwopalności poprzez reakcję czterech cząsteczek wodoru z jedną dwutlenku węgla, tworząc jedną metanu i dwie wody.3

Więc, po całej tej chemii, jakie gazy znajdują się w naszych fartuchach i w jakich ilościach?

Większość gazów, które uwalniamy z naszych jelit jest bezzapachowa, a do jednej czwartej to po prostu tlen i azot z połkniętego powietrza. Chociaż – jak na pewno poczułeś – bąki różnią się znacznie w zależności od osoby, około trzy czwarte to dwutlenek węgla, wodór i metan wytwarzane przez naszą florę jelitową. Tylko jedna trzecia z nas ma florę wytwarzającą metan, według gastroenterologa Michaela Levitta z Minneapolis Veterans' Affairs Medical Centre w USA. Od lat 70-tych Levitt jest liderem w określaniu składu gazów jelitowych, czasami poprzez wprowadzanie rurek do odbytów pacjentów, aby zebrać ich bąki. Używając tej aparatury na sobie, uważa, że jest to „wrzód na tyłku – dosłownie dla badanego i w przenośni dla badacza”.

W 1998 roku zespół Levitta użył rurek doodbytniczych do szczegółowego badania składu bąków u sześciu zdrowych kobiet i 10 zdrowych mężczyzn w ciągu czterech godzin.4 Całkowita ilość gazu uwalnianego przez badanych wahała się od 106 ml do 1657 ml, ale tylko cztery osoby uwalniały metan, a największy pierdzący wyprodukował ponad pół litra wodoru. Pomiary dokonane przez zespół Levitta sugerują, że te śmierdzące składniki nie zużywają zbyt wiele wodoru. Razem, siarkowodór, metanetiol, który pachnie jak zgniła kapusta, i podobny do czosnku siarczek dimetylu stanowiły średnio tylko 50ppm każdego bąka.

Ile to pierdów?

W ciągu czterech godzin, 16 badanych pierdziało od trzech do dziewięciu razy, ze średnią objętością 100ml na bąka. Częstotliwość ta pasuje dokładnie do zakresu Rosemary Stanton i Terry Bolin z University of New South Wales w Australii widział w zdrowych ludzi, również w 1998.5 Stanton wyjaśnia, że badali pierdzenie, ponieważ „odkryli, że ludzie unikali wielu pokarmów zawierających błonnik, ponieważ wierzyli, że wzdęcia były oznaką słabego trawienia”. Dlatego poprosili 60 mężczyzn i 60 kobiet, aby policzyć ich bąki i śledzić ich spożycie żywności. Mężczyźni farted między dwoma i 53 razy dziennie, ze średnią 12.7, podczas gdy kobiety farted między raz i 32 razy dziennie, ze średnią 7.1 razy. Liczba bąków była wyższa, gdy ludzie jedli więcej błonnika. Badanie pokazuje, że pierdzenie jest normalne, Stanton mówi. 'Mam nadzieję, że przełożył się na ludzi, którzy są gotowi jeść więcej żywności o wysokiej zawartości błonnika pokarmowego.'

Jak gazy produkowane tylko w naszych jelitach mogą ujawnić coś o naszym zdrowiu?

Istnieją dowody na to, że zaburzenia równowagi mikrobów jelitowych związane z jak zespół jelita drażliwego (IBS) i inne choroby powodują zmiany w wodór i metan poziomy, mówi Ben de Lacy Costello z Uniwersytetu Zachodniej Anglii, Wielka Brytania. Jest możliwe, że metan może przyczynić się do zaparć, ponieważ wydaje się hamować skurcze mięśni jelit znanych jako perystaltyka. Podobnie, siarkowodór może tłumić skurcze mięśni i jest powiązany z uszkodzeniami ścian jelit, a być może także z chorobą zapalną jelit (IBD) i rakiem jelita grubego. Istnieją jednak pytania dotyczące przydatności testów oddechowych, ponieważ wiele osób produkuje dużo wodoru i metanu z różnych trudnych do rozróżnienia powodów. A Levitt twierdzi, że nie wierzy, aby produkcja metanu miała cokolwiek wspólnego z drażliwością jelit.

W konsekwencji De Lacy Costello i jego koledzy wyszli poza najbardziej powszechne gazy i zajęli się badaniem lotnych związków uwalnianych z kału w bardzo niskich stężeniach.6 Początkowo naśladowali warunki panujące w jelicie grubym, mieszając kał i pożywkę w pojemniku. Wchłaniali lotne związki chemiczne na plastikowe włókna znajdujące się nad mieszaniną lub wypompowywali je przez rurkę, aby następnie poddać je analizie metodą chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas. Zespół znalazł 297 związków, w tym lotne związki siarki oraz cząsteczki takie jak indol i skatol, które są często związane z zapachem kału. Znaleziono również inne, przyjemniej pachnące związki, w tym alfa- i beta-pinen oraz limonen. Wzorce tych związków różniły się między zdrowymi ludźmi a tymi z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego lub wywołującymi biegunkę zakażeniami Clostridium difficile i Campylobacter jejuni.

Czy pinen i limonen oznaczają, że zapach bąków lub kału powinien być sosnowy, cytrynowy?

Możliwe, ale nawet w bardzo niskich stężeniach w stosunku do innych związków indol, skatol i związki siarki mogą nadal dominować w profilu zapachowym, mówi De Lacy Costello.

Czy zbieranie związków z kału, tak jak zrobił to jego zespół, nie jest zbyt rozwlekłe, aby było użyteczne?

W innym badaniu, opublikowanym w 2014 r., zastąpili oni spektrometr masowy prostszym, tańszym, półprzewodnikowym detektorem tlenków metali, który mógłby pozwolić na miniaturyzację całego systemu.7 'Jeśli można zaprojektować instrument, który może sklasyfikować próbki tylko na podstawie ich wzorców lotnych, wtedy może być możliwe zdiagnozowanie choroby bez znajomości rzeczywistych tożsamości związków' – mówi De Lacy Costello. Jak dotąd, system potrafi odróżnić próbki kału pobrane od pacjentów z IBS od pacjentów z IBD z 76% dokładnością. Zespół De Lacy Costello pracuje również nad „elektronicznym nosem”, który mógłby posłużyć jako test wczesnego ostrzegania lub narzędzie do badań przesiewowych w kierunku raka jelita grubego.

Czy będzie można badać choroby mierząc bąki?

„Istnieje duże prawdopodobieństwo, że niektóre choroby będą mogły być diagnozowane w przyszłości poprzez bezpośrednie monitorowanie emisji z ciała, takich jak bąki, emisje skórne lub oddech” – mówi De Lacy Costello. 'Jest to z pewnością cel zespołów naukowców na całym świecie'. Levitt uważa, że można by potencjalnie wykorzystać bąki do diagnozy, gdyby uwięzić je za pomocą rurek doodbytniczych, tak jak on to zrobił. Uważa jednak, że w przeciwnym razie efekt powietrza rozcieńczającego gazy i związki śladowe byłby zbyt niekontrolowany. Tak więc niestety, pomysł może okazać się stekiem starych bzdur.

Czy fasola naprawdę sprawia, że puszczasz bąki?

W 2011 roku w trzech różnych badaniach przeprowadzonych w ciągu kilku tygodni stwierdzono, że około połowa ich uczestników zgłaszała, że puszcza więcej bąków, gdy zaczęli codziennie jeść fasolę pinto lub pieczoną.8. Jednak wzrost ten zanikał wraz z kontynuacją diety, a systemy dotkniętych uczestników dostosowywały się i ich częstotliwość puszczania bąków wracała do normy po kilku tygodniach. Levitt doświadczył tego efektu na własnej skórze. W przypadku fasoli jest coś zabawnego w tym, że istnieją indywidualne różnice między poszczególnymi osobami, a także różnice w czasie, i nie wiem, o co w tym wszystkim chodzi”, mówi. Ale dałem facetowi fasolę, i nie ma wątpliwości, że robi więcej gazu na fasoli niż na jakimkolwiek innym rodzaju węglowodanów.'

Jaki jest najlepszy sposób na kontrolowanie pierdzenia?

Nie trzymaj się go zbyt długo – to powoduje ból i IBS u podatnych ludzi,' mówi Stanton. 'Unikanie błonnika pokarmowego może zmniejszyć produkcję gazu, ale błonnik pokarmowy jest ważny z wielu powodów – zmniejsza ryzyko raka jelita grubego, hemoroidów i uchyłków. Rozpuszczalne włókna w owsie oraz wielu owocach i warzywach zwiększają wzrost „dobrych” bakterii w okrężnicy. Bakterie te wytwarzają wtedy krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które są wchłaniane z okrężnicy i pomagają obniżyć poziom cholesterolu w surowicy krwi, a może i poziom glukozy we krwi. W eksperymentach Levitta jedzenie węgla aktywowanego cztery razy dziennie przez tydzień nie udało się kontrolować zapachu bąków lub objętości.9 Inne niż niepożądana opcja jedzenia mniej błonnika jedyną inną sugestią, którą ma jest „przestań połykać powietrze”. Tak więc, tak długo, jak bąki nie powodują fizycznego bólu, ty i ci wokół ciebie może po prostu trzeba nauczyć się nadstawiać drugi policzek.

Andy Extance jest pisarzem naukowym z siedzibą w Exeter, UK

.