Шта мирис тела може да открије о нашем здрављу

Аналитичка хемичарка Пердита Баран, када је чула причу о Шкотланђанки која је тврдила да може да осети мирис Паркинсонове болести, да је у питању чиста бесмислица.

Седамдесетчетворогодишња пензионисана медицинска сестра Џој Милн, обратила се Баранином колеги Тилу Кунату, неурологу са Универзитета у Единбургу, на догађају на којем је говорио 2012. године.

Милн је рекла Кунату да је први пут открила своју способност након што је приметила да је њен муж, Лес, годинама раније почео да има неки мошусни мирис. Касније му је дијагностикована Паркинсонова болест, прогресивна неуродегенеративна болест коју карактеришу тремор и други моторички симптоми.

Тек када је Милн присуствовала групном састанку за пацијенте оболеле од Паркинсонове болести у свом родном граду Перту, у Шкотској, схватила је везу: сви пацијенти су имали исти мошусни мирис.

И поред неверице, проф. Баран која је у то време радила на Универзитету у Едимбургу, а сада на Универзитету у Манчестеру, одлучила је да то поровери.

Проф. Кунат, Баран и колеге су замолили Милн да помирише 12 мајица, од којих су шест недавно носили пацијенти са Паркинсоновом болешћу, заједно са шест које су носили здрави пацијенти. Она је исправно идентификовала шест пацијената. Штавише, идентификовала је још једну особу којој је мање од годину дана касније дијагностикована Паркинсонова болест.

Године 2015. године, вест о њеној запањујућој способности доспела је на насловне стране широм света.

Способност госпође Милн није тако необична као што мислимо

Наша тела испуштају низ различитих мириса. Нови мирис може указивати на то да се нешто променило или пошло по злу у организму.

Научници сада раде на техникама за систематско откривање миришљавих биомаркера који би могли убрзати дијагнозу изненађујуће великог низа стања, од Паркинсонове болести и повреда мозга до рака. Кључ за њихово уочавање крио се тачно испред нашег носа.

„Излуђује ме што људи умиру, а ми их бодемо са свих страна како бисмо сазнали да ли имају рак простате, када је сигнал већ уочљив и пси могу да га нањуше“, наводи Андреас Мершин, физичар и суоснивач RealNose.ai, компаније која развија роботски нос за дијагностиковање болести на основу мириса.

Таква технологија је неопходна јер релативно мало људи има довољно осетљиво чуло мириса да уочи ове карактеристичне биохемијске супстанце које се појављују у раним фазама болести.

Испоставило се да је Џој Милн једна од тих ретких. Она има наследну хиперосмију, особину која значи да је њено чуло мириса много осетљивије од просечног човека – нека врста супер-чула мириса.

Постоје неке болести које испуштају тако јак карактеристичан мирис да већина људи може да их осети. На пример, дах или кожа људи са дијабетесом који имају хипогликемијску епизоду могу имати воћну или арому „трулих јабука“ због накупљања киселих хемикалија воћног мириса које се називају кетони у крвотоку. Ови се производе када тело метаболише масти уместо глукозе.

Људи са обољењем јетре могу испуштати устајао или сумпорни мирис из даха или урина, док ако дах мирише на амонијак или има „рибљи“ или „урински“ мирис, онда би то могао бити знак болести бубрега.

Неке заразне болести такође испуштају карактеристичне мирисе. Слатко мирисни измет може бити знак инфекције колером или бактеријом Clostridioides difficile, која је чест узрок дијареје – иако је једна студија открила да група несрећних болничких медицинских сестара није била у стању да прецизно дијагностикује пацијенте њушкањем њиховог измета.

Туберкулоза, с друге стране, може изазвати да дах оболелог мирише лоше, попут устајалог пива, а кожа попут влажног смеђег картона и слане воде.

Откривање других болести захтева посебну врсту носа

Пси, на пример, имају чуло мириса које је наводно до 100.000 пута јаче од нашег. Научници су тренирали псе да нањуше рак плућа, дојке, јајника, бешике и простате код људи.

У једној студији о раку простате, на пример, пси су били у стању да открију болест у узорцима урина са стопом успеха од 99 одсто. Пси су такође обучени да открију ране знаке Паркинсонове болести, дијабетеса, надолазећих епилептичних напада и маларије, све само на основу мириса.

Али немају ни сви пси оно што је потребно да постану детектори болести, а потребно је време да се животиње које то поседују обуче. Неки научници кажу да можемо да реплицирамо невероватне олфакторне способности паса, и људи попут поменуте Шконтланђанке, у лабораторији.

Професорка Пердита Баран, на пример, користи гасну хроматографију-масену спектрометрију за анализу себума (масне супстанце која се производи на кожи људи) код пацијената са Паркинсоновом болешћу.

Гасна хроматографија раздваја једињења, а масена спектрометрија их мери, што омогућава да се одреди прецизна природа присутних молекула. ​​Индустрије хране, пића и парфема већ рутински користе овај облик анализе мириса.

Од око 25.000 једињења која се обично налазе на људској кожи, отприлике 3.000 је другачије регулисано код људи са Паркинсоновом болешћу, објашњава Баран. „Сада смо у позицији да смо то сузили на око 30 која су заиста, заиста константно различита код свих људи са Паркинсоновом болешћу.“

Много једињења су липиди, или масти, и масне киселине дугог ланца, додаје професорка. На пример, једна рана студија фокусирала се на три молекула слична липидима повезана са мирисом изазваним болешћу – хипуричну киселину, еикозан и октадеканал. Ово има смисла јер претходне студије указују да је абнормални метаболизам липида обележје Паркинсонове болести.

Тим сада развија једноставан тест бриса коже који може да открије Паркинсонову болест у раним фазама. Тренутно, лекари опште праксе обично упућују људе који показују симптоме сличне тремору неурологу, који ће потом поставити дијагнозу. Међутим, то може потрајати годинама.

„Оно што желимо јесте да имамо веома брз, неинвазиван тест који ће омогућити ефикасну тријажу особе, како би потом могла да посети неуролога који ће је проценити и рећи јој 'да' или 'не'“, каже Баран.

Зашто болести утичу на мирис нашег тела

Разлог се своди на групу молекула познатих као испарљива органска једињења (VOC). Да бисмо остали живи, наше тело мора континуирано да претвара храну и пиће у енергију. То чини кроз низ хемијских реакција које се одвијају унутар митохондрија – сићушних структура у нашим ћелијама које претварају шећере из наше хране у енергију коју наше тело може да користи.

Ове хемијске реакције производе молекуле познате као метаболити, од којих су неки испарљиви, што значи да могу лако да испаре на собној температури – и стога их потенцијално можемо да их намиришемо. VOC се затим излучују из тела.

Другим речима, болест може да промени произведена испарљива органска једињења, мењајући наш телесни мирисни отисак.

„Посматрали смо бројне вирусне и бактеријске инфекције, посматрали смо рак панкреаса, беснило. Постоји прилично дуга листа“, каже Брус Кимбал, хемичар у Истраживачком институту у Филаделфији, САД.

„Рекао бих, када се упоређује са здравим стањем, веома је ретко да не видимо способност да разликујемо здраво од било ког стања које посматрамо. То је прилично типично.“

Али оно што је кључно, многе промене испарљивих органских једињења повезане са овим болестима су превише суптилне да би их људи приметили, због чега би пси – или медицински уређаји за њушкање мириса – могли да нам помогну да дијагностикујемо нека озбиљна стања, која се тешко откривају у будућности.

Кимбал, на пример, ради са колегама на развоју теста за дијагностиковање повреда мозга код деце која се баве контактним спортовима, на основу промена испарљивих органских једињења која емитују њихова тела.

Кимбал је посматрао специфичне кетоне у људском урину у првих неколико сати након потреса мозга. Разлог зашто се мириси ослобађају након таквих повреда није јасан, али једна теорија је да мозак ослобађа испарљива органска једињења као нуспроизвод док покушава да се опорави.

Уређај за детекцију мириса

Андреас Мершин, бивши научни истраживач на МИТ-у који сада ради у RealNose.ai, каже да се он и његов тим надају да ће развити уређај за детекцију мириса који може да идентификује рак простате.

Иначе, он је на МИТ-у 19 година радио на пројекту америчке Агенције за напредне истраживачке пројекте одбране у коме су покушавали да копирају чуло мириса паса.

Уређај који тренутно развија RealNose.ai укључује праве људске олфакторне рецепторе – узгајане матичним ћелијама у лабораторији – који су фино подешени како би могли да детектују мноштво молекула мириса повезаних са раком простате. Машинско учење, облик вештачке интелигенције, затим тражи обрасце у активацији рецептора.

„Није довољно знати компоненте онога што се налази у узорку. Састојци торте нам мало говоре о укусу торте или мирису торте. Тражимо обрасце у сензорној активацији који су ближи ономе што радите као ум, као мозак“, објашњава Мершин.

Проф. Баран сада ради заједно са госпођом Џој Милн која јој помаже да развије дијагностички тест за Паркинсонову болест и друга стања.

„Више је не користимо много за детекцију мириса“, каже професорка. „Она може да уради највише 10 узорака дневно и то је прилично емоционално исцрпљујуће за њу. Има 75 година, тако да је свака њена помоћ драгоцена.“

Ипак, ако би техника проф. Баран могла да реплицира Џојину способност и да открије Паркинсонову болест у раним фазама, то би представљало занчајан помак.