24 серп. 2025 11:46:00
Ми виділяємо цілий фонтан хімічних речовин із різними запахами через пори шкіри та під час дихання. Деякі з них можуть сигналізувати про те, що ми хворіємо, і їх можна використовувати для діагностики хвороб - іноді навіть за кілька років до появи симптомів.
Це, звісно, нісенітниця - так відреагувала хімікиня Пердіта Барран, коли колега розповів їй про шотландку, яка стверджувала, що може відчувати запах хвороби Паркінсона.
"Вона, мабуть, просто відчуває запах старих людей, впізнає симптоми Паркінсона й створює якісь асоціації", - згадує Барран свої думки тоді.
Ця жінка, 74-річна пенсіонерка- медсестра на ім'я Джой Мілн, підійшла до Тіло Куната, нейронауковця з Університету Единбурга, під час заходу, на якому він виступав у 2012 році.
Мілн розповіла Кунату, що вперше помітила свою здатність, коли зауважила, що її чоловік Лес кілька років тому набув нового мускусного запаху.
Пізніше йому поставили діагноз хвороби Паркінсона - нейродегенеративного захворювання, що характеризується тремтінням та іншими моторними симптомами.
Лише коли Мілн відвідала зустріч групи пацієнтів із Паркінсоном у своєму рідному місті Перт, вона усвідомила зв'язок: усі пацієнти мали однаковий мускусний запах.
Виявилося, що Мілн не дарма витрачала час. Кунат, Барран та колеги попросили Мілн понюхати 12 футболок - шість з них нещодавно носили пацієнти з Паркінсоном, а шість - люди без хвороби. Вона правильно визначила шість пацієнтів. Більше того, вона визначила ще одну людину, у якої менше ніж через рік діагностували Паркінсон.
"Це було справді дивовижно, - каже Барран. - Вона передбачила хворобу, так само як і з її чоловіком".
У 2015 році новина про її дивовижну здатність потрапила у заголовки газет по всьому світу.
Історія Мілн не така неймовірна, як можна було б припустити. Тіла людей виділяють різноманітні запахи. Новий запах може свідчити про те, що щось змінилося або пішло не так в організмі.
Нині науковці працюють над техніками системного виявлення пахучих біомаркерів, які можуть пришвидшити діагностику цілої низки захворювань - від хвороби Паркінсона та травм головного мозку до раку. Ключ до їхнього виявлення може ховатися буквально під нашим носом.
"Мене це просто бісить: люди помирають, а ми встромляємо їм голки в сідниці, щоб дізнатися, чи є у них рак простати, тоді як сигнал вже є зовні - і його можуть визначити собаки", - каже Андреас Мершин, фізик і співзасновник RealNose.ai, компанії, яка розробляє роботизований ніс для діагностики хвороб за запахом.
Така технологія необхідна, оскільки відносно небагато людей мають достатньо чутливий ніс, щоб виявляти ті біохімічні сигнали, які з'являються на ранніх стадіях захворювання.
Як виявилося, Джой Мілн була однією з таких небагатьох. У неї спадкова гіперосмія - це означає, що її нюх набагато чутливіший, ніж у середньостатистичної людини - свого роду "супернюх".
Є хвороби, які виділяють настільки сильний характерний запах, що його можуть відчути більшість людей. Наприклад, дихання або шкіра людей із діабетом під час гіпоглікемічного епізоду можуть мати фруктовий або "запах гнилих яблук" через накопичення фруктово-пахучих кислотних сполук, званих кетонами, у крові. Вони утворюються, коли організм метаболізує жир замість глюкози.
Люди з хворобами печінки можуть виділяти затхлий або сірчаний запах із диханням або сечею, а якщо ваше дихання пахне аміаком або має "рибний" чи "сечовий" аромат, це може свідчити про проблеми з нирками.
Деякі інфекційні захворювання також мають характерний запах. Солодкуватий запах фекалій може свідчити про інфікування холерою або бактерією Clostridioides difficile, що є поширеною причиною діареї - хоча одне дослідження показало, що група медсестер у лікарні не змогла точно діагностувати пацієнтів, нюхаючи їхні випорожнення. Туберкульоз, тим часом, може робити дихання людини зловонним, як старе пиво, а запах шкіри - схожим на вологий картон і розсіл.
Однак для виявлення інших хвороб потрібен особливий тип носа.
Наприклад, собаки мають нюх, який, як стверджують, у 100 000 разів сильніший за людський. Науковці навчили собак визначати рак легенів, молочної залози, яєчників, сечового міхура та простати у людей.
В одному дослідженні щодо раку простати, наприклад, собаки змогли виявити хворобу у зразках сечі з точністю 99%. Собаки також навчалися виявляти ранні ознаки хвороби Паркінсона, діабету, наближення епілептичних нападів і малярії лише за запахом.
Але не всі собаки здатні стати детекторами хвороб, і потрібен час, щоб навчити тих, хто здатен. Деякі науковці вважають, що неймовірні нюхові здібності собак, а також людей на кшталт Мілн, можна відтворити в лабораторії, можливо, створивши простий мазок, який можна відправити на тестування.
Барран, наприклад, використовує газову хроматографію та мас-спектрометрію для аналізу шкірного сала (олійної речовини, що виробляється на шкірі) пацієнтів із Паркінсоном. Газова хроматографія розділяє сполуки, а мас-спектрометрія їх зважує, що дозволяє визначити точну природу присутніх молекул. Галузі харчової промисловості та парфумерії вже рутинно використовують таку форму аналізу запахів.
З приблизно 25 000 сполук, які зазвичай зустрічаються на людській шкірі, близько 3 000 відрізняються у людей із Паркінсоном, каже Барран.
"Ми тепер змогли зменшити цю кількість до приблизно 30 сполук, які дійсно дуже послідовно відрізняються у всіх людей із Паркінсоном", - додає вона.
Багато з цих сполук - це ліпіди або жири та довголанцюгові жирні кислоти, пояснює науковиця. Наприклад, одне раннє дослідження зосередилося на трьох ліпідоподібних молекулах, пов'язаних із запахом, спричиненим хворобою - гіпуровій кислоті, ейкосані та октодеканалі. Це логічно, адже попередні дослідження свідчать про те, що характерною ознакою хвороби Паркінсона є аномальний ліпідний метаболізм.
"Ми виявили, що здатність клітин транспортувати довголанцюгові жирні кислоти у мітохондрії у людей із Паркінсоном порушена, - каже Барран. - Ми знаємо, що більше цих ліпідів циркулює по тілу цих людей, і деякі з них виділяються через шкіру, і саме це ми вимірюємо".
Зараз команда розробляє простий тест із мазком зі шкіри, який може виявити хворобу Паркінсона на ранніх стадіях. Лікарі загальної практики зазвичай направляють людей із симптомами тремтіння до невролога, який встановлює діагноз. Це може займати роки.
"Ми прагнемо мати дуже швидкий, неінвазивний тест, який дозволить ефективно сортувати людей, щоб вони могли звернутися до невролога, який оцінить стан і скаже 'так' або 'ні'", - каже Барран.
Але чому хвороби впливають на запах нашого тіла? Причина криється в групі молекул, відомих як леткі органічні сполуки (ЛОС). Щоб вижити, наш організм постійно перетворює їжу та напої на енергію.
Це відбувається через серію хімічних реакцій у мітохондріях - маленьких структурах у наших клітинах, які перетворюють цукри з їжі на енергію, яку може використовувати організм.
Ці реакції продукують молекули, відомі як метаболіти, деякі з яких леткі, тобто легко випаровуються при кімнатній температурі, й потенційно їх може відчути наш ніс. ЛОС потім виділяються з організму.
"Якщо ви страждаєте від інфекції, хвороби чи травми, логічно, що це вплине на ваш метаболізм", - каже Брюс Кімбал, хімічний еколог із Monell Chemical Senses Centre, дослідницького інституту у Філадельфії, США.
"Ця зміна метаболізму проявляється у розподілі метаболітів у різних частинах вашого тіла", - додає він.
Іншими словами, наявність хвороби може змінювати ЛОС, що виробляються, змінюючи запах тіла.
"Ми досліджували низку вірусних та бактеріальних інфекцій, а також рак підшлункової залози та сказ, - каже Кімбал. - Я б сказав, що порівняно з нормальним станом здоров'я дуже рідко буває так, щоб ми не могли відрізнити здоровий стан від того, що ми вивчаємо. Це досить типовий результат".
Але, що важливо, багато змін у летких органічних сполуках (ЛОС), пов'язаних із цими хворобами, занадто тонкі для сприйняття людиною, саме тому собаки або медичні пристрої можуть допомогти діагностувати деякі серйозні, але інакше важкодіагностовані захворювання у майбутньому.
Кімбал, зокрема, працює з колегами над тестом для діагностики травм мозку у дітей, що займаються контактними видами спорту. Цей тест заснований на змінах ЛОС, які виділяє їхнє тіло.
У 2016 році вони опублікували дослідження, що показало: травматичні ушкодження мозку у мишей спричиняють характерний запах, і можливо натренувати інших мишей його розпізнавати.
У нових, незабаром опублікованих роботах Кімбал зафіксував специфічні кетони у сечі людей протягом перших кількох годин після струсу мозку. Причина виділення цих летких сполук після травми мозку наразі невідома, але одна з теорій говорить, що мозок виділяє ЛОС як побічний продукт, намагаючись відновитися.
"Тип кетонів, який ми спостерігаємо, свідчить про те, що це може бути пов'язано з намаганням забезпечити мозок додатковою енергією для боротьби з травмою або принаймні для підтримки відновлення", - каже Кімбал.
І цьому є підґрунтя. Дослідження показали, що кетони можуть слугувати альтернативним джерелом енергії після травми мозку та мають нейропротекторні властивості.
Запах тіла також може сигналізувати про малярію. У 2018 році вчені з'ясували, що діти, інфіковані малярією, виділяють характерний запах через шкіру, що робить їх особливо привабливими для комарів. Досліджуючи зразки 56 дітей із західної Кенії, команда виявила "фруктовий і трав'янистий" запах, який дуже подобався комарам.
Подальший аналіз цих зразків виявив наявність альдегідів - зокрема гептаналу, октаналу та нонаналу, які відповідальні за унікальний запах. Це дослідження може стати основою нового тесту на малярію. Зараз вчені сподіваються відтворити цей запах і використати його як приманку для комарів, щоб спрямувати їх далі від населених пунктів.
А Андреас Мершин, колишній науковець MIT, який нині працює в RealNose.ai, каже, що він та його команда прагнуть розробити пристрій для виявлення запахів, здатний визначати рак простати - хворобу, від якої помирає один із 44 чоловіків.
"Компанія виникла на основі приблизно 19 років моїх досліджень у MIT, коли DARPA [Агентство передових оборонних дослідницьких проєктів] попросило мене перевершити ніс собаки в межах граничної чутливості", - розповідає Мершин.
"Нас фактично попросили створити біокібернетичні організми", - додає він.
Пристрій, який нині розробляє RealNose.ai, використовує справжні людські нюхові рецептори - вирощені зі стовбурових клітин у лабораторії - і тонко налаштовані так, щоб вони могли виявляти безліч молекул-запахів, пов'язаних із раком простати. Потім штучний інтелект шукає закономірності в активації рецепторів.
"Недостатньо знати лише компоненти того, що міститься у зразку, - каже Мершин. - Інгредієнти торта мало що кажуть про смак або запах цього торта. Усе відбувається лише після того, як ваші сенсори взаємодіють із леткими сполуками, а ваш мозок обробляє цю інформацію і перетворює її на сприйняття".
"Ми шукаємо закономірності в сенсорній активації, що ближче до того, як це робить мозок", - додає Мершин.
Тим часом Джой працює разом із Барран у її дослідницькій команді, допомагаючи розробляти діагностичний тест для хвороби Паркінсона та інших розладів.
"Ми вже не використовуємо її так часто для виявлення запахів, - каже Барран. - Вона може обробити щонайбільше 10 зразків на день, і це дуже емоційно виснажує її. Їй 75, тож вона для нас цінна".
Втім, якщо метод Барран зможе відтворити здатність Джой і виявляти хворобу Паркінсона на ранніх стадіях, це стане неабияким спадком для Джой та її чоловіка Леса.
"Джой і Лес були медично підготовленими людьми, тож вони знали, що це спостереження важливе, - каже Барран. - Але, думаю, суть цієї історії в тому, що кожен має відчувати себе впевнено у питаннях свого здоров'я, здоров'я свого друга чи сім'ї, спостерігати й діяти, якщо відчуває, що щось не так".
Жасмін Фокс- Скеллі, BBC Future
