През порите и с дъха си излъчваме множество миризливи химикали. Някои от тях са признак, че може да се разболяваме. Те могат да се използват за диагностициране на заболявания с години по-рано.
"Това очевидно е глупост", така реагира на твърдението аналитичният химик Пердита Баран, когато колега й разказва за шотландка, която твърди, че може да помирише болестта на Паркинсон.
"Вероятно тя просто усеща миризмата на възрастните хора, разпознава симптомите на Паркинсон и прави някаква асоциация", спомня си Баран.
74-годишната пенсионирана медицинска сестра Джой Милн се е обърнала към колегата на Баран, невролога Тило Кунат от Университета в Единбург, по време на събитие, на което той е изнасял реч през 2012 г., пише Би Би Си.
Милн разказала на Кунат, че за първи път открила способността си, след като забелязала, че съпругът й, Лес, е развил нов мускусен мирис години по-рано. По-късно той бил диагностициран с болестта на Паркинсон, прогресивно невродегенеративно заболяване, характеризиращо се с тремор и други моторни симптоми. Едва когато Милн посетила групова среща за пациенти с Паркинсон в родния си град Пърт, Шотландия, тя направила връзката: всички пациенти имали същия мускусен мирис.
„Затова решихме да проверим дали е права", казва Баран, който по това време е работил в Университета в Единбург, а сега е в Университета в Манчестър.
Кунат, Баран и колегите им помолили Милн да помирише 12 тениски, шест от които са били носени наскоро от пациенти с Паркинсон, а другите шест от хора, които не страдат от тази болест. Тя правилно идентифицирала шестте пациента. Тя дори идентифицирала още един човек, на когото по-малко от година по-късно била поставена диагноза Паркинсон.
„Това беше наистина невероятно. Тя предварително диагностицира състоянието, точно както беше направила с мъжа си", казва Баран.
През 2015 г. новината за нейната удивителна способност предизвиква сензация по целия свят.
Човешкото тяло излъчва различни миризми. Нова миризма може да означава, че нещо се е променило или че нещо не е наред в тялото.
В момента учените работят върху техники за систематично откриване на миризливи биомаркери, които биха могли да ускорят диагностицирането на редица заболявания, вариращи от болестта на Паркинсон и мозъчни травми до рак. Ключът към откриването им може би се е криел точно под носа ни.
"Мен ме вбесява, че хората умират, а ние им бодем игли, за да разберем дали имат рак на простатата, когато сигналът вече е навън и може да бъде засечен от кучета", казва Андреас Мершин, физик и съосновател на RealNose.ai. Това е компания, която разработва роботизиран нос за диагностициране на заболявания въз основа на миризмата. Такава технология е необходима, тъй като относително малко хора имат обоняние, достатъчно силно, за да открива тези разкриващи биохимикали, които се появяват в ранните стадии на заболяването.
Оказва се, че Джой Милн е една от тези малцина. Тя страда от наследствена хиперосмия, което означава, че обонянието ѝ е много по-чувствително от това на средния човек.
Има някои заболявания, които отделят толкова силна характерна миризма, че повечето хора могат да я усетят. Дъхът или кожата на хора с диабет, които имат хипогликемичен епизод, например, могат да имат плодов или гнил ябълков аромат поради натрупването на плодово миришещи киселинни химикали, наречени кетони, в кръвния поток. Те се произвеждат, когато тялото метаболизира мазнини вместо глюкоза.
Хората с чернодробни заболявания могат да излъчват мирис на мухъл или сяра от дъха или урината си, а ако дъхът ви мирише на амоняк или има рибен или уринен аромат, това може да е признак за бъбречно заболяване.
Някои инфекциозни заболявания също имат характерни миризми. Сладко миришещите изпражнения могат да бъдат признак за инфекция с холера или бактерията Clostridioides difficile, която е честа причина за диария, въпреки че едно проучване установи, че група медицински сестри в болница не са успели да поставят точна диагноза на пациентите си, като са помирисали изпражненията им. Туберкулозата, от друга страна, може да причини лош дъх, подобен на застояла бира, а кожата да мирише на мокър кафяв картон и саламура.
За откриването на други заболявания обаче е необходим специален вид нос.
Кучетата, например, имат обоняние, което според някои източници е до 100 000 пъти по-силно от нашето. Учените са обучили кучета да надушват рак на белия дроб, гърдата, яйчниците, пикочния мехур и простатата при хората. В едно проучване за рака на простатата, например, кучетата са успели да открият заболяването в проби от урина с 99% успеваемост. Кучетата са обучени да откриват и ранни признаци на болестта на Паркинсон, диабет, предстоящи епилептични пристъпи и малария, само по миризмата.
Но не всички кучета имат необходимите качества, за да станат детектори на заболявания, а обучението на тези, които ги притежават, отнема време. Някои учени твърдят, че можем да възпроизведем невероятните обонятелни способности на кучетата, а хора като Милн, в лабораторията, може би предлагат възможност за използване на обикновенна натривка, която може да бъде изпратена за тестване.
Баран, например, използва газова хроматография-мас спектрометрия, за да анализира себума (мазна субстанция, произвеждана от кожата на хората) от пациенти с Паркинсон. Газовата хроматография разделя съединенията, а мас спектрометрията ги претегля, което позволява да се определи точната природа на присъстващите молекули.
Производителите на храни, напитки и парфюми вече използват рутинно тази форма на анализ на миризмите.
"Това, което искаме, е да имаме много бърз, неинвазивен тест, който да позволи ефективно сортиране на пациентите. От около 25 000 съединения, които обикновено се срещат в човешката кожа, около 3000 се регулират по различен начин при хората с Паркинсон/ Сега сме в положение, в което сме стеснили кръга до около 30, които са наистина много различни при всички хора с Паркинсон", казва Пердита Баран.
"Много от съединенияте са липиди, или мазнини, и дълговерижни мастни киселини", казва още тя.
Например, едно ранно проучване се фокусира върху три липидоподобни молекули, свързани с миризмата, причинена от болестта - хипурова киселина, ейкозан и октадеканал. Това има смисъл, тъй като предишни проучвания показват, че анормалният липиден метаболизъм е характерна черта на болестта на Паркинсон.
"Установихме, че способността на клетките да транспортират дълговерижни мастни киселини в митохондриите е нарушена при хора с болестта на Паркинсон. Знаем, че в организма циркулират повече от тези липиди, а част от тях се изхвърлят през кожата, и именно това измерваме", казва Баран.
Екипът в момента разработва лесен тест с помощта на кожна проба, който може да открие болестта на Паркинсон в ранните ѝ стадии. В момента общопрактикуващите лекари обикновено насочват хората с треморни симптоми към невролог, който след това поставя диагнозата. Това обаче може да отнеме години.
"Искаме да имаме много бърз, неинвазивен тест, който да позволи на пациентите да бъдат ефективно сортирани, за да могат да посетят невролог, който да ги прегледа и да им каже „да" или „не", казва Баран.
Но защо болестите влияят на телесната ни миризма? Причината се крие в група молекули, известни като летливи органични съединения. За да остане живо, тялото ни трябва непрекъснато да превръща храната и напитките в енергия. Това става чрез поредица от химични реакции, които протичат в митохондриите - малките структури в нашите клетки, които превръщат захарите от храната ни в енергия, която тялото ни може да използва. Тези химични реакции произвеждат молекули, известни като метаболити, някои от които са летливи, което означава, че лесно се изпаряват при стайна температура и по този начин могат да бъдат уловени от носа ни. Летливите органични съединения се изхвърлят от тялото.
"Ако страдате от инфекция, заболяване или травма, логично е това да се отрази на метаболизма ви. Тази промяна в метаболизма ще се отрази в разпределението на метаболитите в различни части на тялото ви", казва Брус Кимбол, химически еколог в Monell Chemical Senses Centre, изследователски институт във Филаделфия, САЩ.
С други думи, наличието на заболяване може да промени произвежданите летливи органични съединения, като промени отпечатъка на тялото ни.
"Разгледахме редица вирусни и бактериални инфекции, разгледахме рак на панкреаса, бяс. Списъкът е доста дълъг. Бих казал, че в сравнение със здравословно състояние, много рядко се случва да не можем да разграничим здравословното състояние от състоянието, което разглеждаме. Това е доста типично", казва Кимбол.
Но много от промените в летливите органични съединения, свързани с тези заболявания, са твърде фини, за да бъдат забелязани от хората, което е причината кучетата или медицинските устройства за миризми, да могат да ни помогнат да диагностицираме някои сериозни, но иначе трудни за откриване състояния в бъдеще.
Кимбол работи с колегите си върху разработването на тест за диагностициране на мозъчни травми при деца, които практикуват контактни спортове, въз основа на промените в летливите органични съединения, излъчвани от телата им.
През 2016 г. те публикуват проучване, което разкрива, че травматичните мозъчни увреждания при мишките предизвикват специфична миризма и че е възможно да се обучат други мишки да я надушват. В ново проучване, което скоро ще бъде публикувано, Кимбол наблюдава специфични кетони в човешката урина в първите няколко часа след сътресение на мозъка. Причината, поради която миризмите се отделят след такива травми, не е ясна, но една от теориите е, че мозъкът отделя летливи органични съединения като страничен продукт, докато се опитва да се възстанови.
"Класът кетони, който наблюдаваме, предполага, че това има нещо общо с опитите да се достави повече енергия на мозъка, за да се бори с травмата или поне да подпомогне възстановяването", казва Кимбол.
Има основателни причини да се смята така. Проучвания са показали, че кетоните могат да служат като алтернативни източници на енергия след мозъчна травма и се смята, че имат невропротективни свойства.
Телесната миризма също може да разкрие, че някой има малария. През 2018 г. учени откриват, че децата, заразени с малария, излъчват специфична миризма през кожата си, което ги прави особено привлекателни за комарите. Чрез изследване на проби от 56 деца в западната част на Кения, екипът идентифицира плодова и тревиста миризма, която се оказа неустоима за летящите, хапещи насекоми. По-нататъшен анализ на тези проби разкрива наличието на химикали, наречени алдехиди, по-специално хептанал, октанал и нонанал, които са отговорни за уникалната миризма. Изследването може да бъде използвано за разработване на нов тест за малария. Засега учените се надяват да възпроизведат аромата и да го използват като примамка за улавяне на комари, като ги отклоняват от населените места и селата.
Мершин, бивш изследовател в MIT, който сега работи в RealNose.ai, казва, че той и неговият екип се надяват да разработят устройство за откриване на миризми, което да може да идентифицира рак на простатата, заболяване, от което умира един на всеки 44 мъже.
"Компанията е резултат от около 19 години изследвания, които проведох в MIT, където Darpa (Агенцията за напреднали отбранителни изследователски проекти) ме помоли да надмина кучешкия нос по отношение на границите на откриване. По същество ни помолиха да създадем био-киборги", казва Мершин.
Устройството, което в момента се разработва от RealNose.ai, включва истински човешки обонятелни рецептори, отгледани от стволови клетки в лаборатория, които са фино настроени, за да могат да откриват множеството миризливи молекули, свързани с рака на простатата. Машинното обучение, форма на изкуствен интелект, след това търси модели в активирането на рецепторите.
„Не е достатъчно да се знаят съставките на това, което се съдържа в пробата. Съставките на един кейк ни казват малко за вкуса или аромата на кейка. Това трябва да се случи, след като сензорите ви взаимодействат с тези летливи вещества, а мозъкът ви обработва тази информация и я превръща в възприятие. Търсим модели в сензорната активация, които са по-близки до това, което правите като съзнание, като интелект", казва Мершин.
Джой сега работи заедно с Баран в нейния изследователски екип, помагайки й да разработи диагностичен тест за Паркинсон и други заболявания.
"Вече не я използваме много за откриване на миризми. Тя може да направи най-много 10 проби на ден и това е доста емоционално изтощително за нея. Тя е на 75 години, така че е много ценна", казва Баран.
Въпреки това, ако техниката на Баран може да възпроизведе способността на Джой и да открива болестта на Паркинсон в ранните й стадии, това би било значително наследство за Джой и Лес.
„Мисля, че е забележително, че Джой и Лес са били хора с медицинско образование, така че са знаели, че това наблюдение е значимо. Но мисля, че поуката от тази история е, че всеки трябва да се чувства отговорен за своето здраве, за здравето на своите приятели или за здравето на своето семейство, да прави наблюдения и да действа, ако усети, че нещо не е наред", казва Баран.
