Naukowcy podpowiadają jak „wywęszyć” chorobę

UCL Mathematical and Physical Sciences
Każdy, kto kiedykolwiek został poddany badaniu alkomatem, wie, ile informacji można wyczytać z oddechu. Jednak zawartość alkoholu w wydychanym powietrzu to tylko szczyt góry lodowej. Jak twierdzą naukowcy, oddech może odzwierciedlać szereg reakcji komórkowych – od podziału komórek nowotworowych po wynikające z infekcji nagromadzenie bakterii uwalniających szkodliwe toksyny. Według dr Raed Dweik z Kliniki w Cleveland, badacze wciąż odkrywają nowe możliwości związane z oddechem jako narzędziem diagnostycznym w medycynie.


Co skrywa ludzki oddech?
W najnowszym badaniu specjaliści z Uniwersytetu Łotewskiego użyli „elektronicznego nosa” do wykrycia nowotworu płuc. Jednocześnie mają oni nadzieję, że uda się ustandaryzować i rozpowszechnić tę niekonwencjonalną metodę diagnostyczną. Nie będzie to łatwe, choćby ze względu na fakt, że oddech zawiera wszystko, co emitowane jest przez ciało. Nowa technologia oparta jest na procesie, w wyniku którego lotne związki wytwarzane przez komórki przedostają się do krwi, kierującej je do płuc, skąd uwalniają się wraz z oddechem. Jednak problem polega na tym, że proces ten zachodzi we wszystkich komórkach ciała – i anormalnych, np. nowotworowych, i zdrowych, w ramach ich codziennej aktywności.


Co więcej, zbliżonym mechanizmom poddawane są związki uwalniane przez miliardy bakterii żyjących w naszych jelitach i innych partiach ciała. Ich obecność warunkuje prawidłowość procesów trawiennych i chroni organizm przed atakiem bardziej toksycznych mikroorganizmów chorobotwórczych. Oddech jest jedną z najbardziej skomplikowanych mieszanin na świecie – podkreśla James Carey, profesor chemii na tajwańskim Narodowym Uniwersytecie w Kaohsiung, który pracuje nad urządzeniem, mającym za zadanie wykrywanie infekcji bakteryjnych we krwi.


Badania nad testem na raka
Dr Peter Mazzone z Kliniki w Cleveland dodaje, że podczas prac nad testem pozwalającym na wykrycie raka płuc w oddechu pacjenta, konieczne jest uwzględnienie szeregu czynników mogących wpłynąć na wiarygodność badania. Jednym z wyzwań stojących przed naukowcami jest zidentyfikowanie i wykluczenie substancji wdychanych przez pacjenta ze środowiska zewnętrznego. Należy także pamiętać, że na uzyskane wyniki wpływ może mieć dieta, spożyte pokarmy i uwalniane przez nie w trakcie trawienia cząsteczki. Problematyczne może okazać się również odróżnienie zapachów typowych dla przemian komórkowych związanych z rakiem od normalnych procesów, które mogą zachodzić w pobliżu guza, jednak nie mieć z nim związku.


Specjalista dodaje, że wszelki sceptycyzm jest uzasadniony. Zaznacza jednak, że komórki rakowe hodowane w laboratoryjnej szalce Petriego emitują unikalny profil związków lotnych, który nie występuje w przypadku zdrowych tkanek. Oznacza to, że komórki nowotworowe rzeczywiście uwalniają związki chemiczne sygnalizujące wzrost guza. Z klinicznego punktu widzenia konieczne jest sprawdzenie, dlaczego tak się dzieje – mówi Mazzone.

Badania oddechu w medycynie
Obecnie badania oddechu wykorzystywane są w celu wykrycia alkonów u pacjentów z przeszczepem serca. Obecność tych związków w wydychanym powietrzu oznacza odrzucenie przeszczepu przez układ odpornościowy gospodarza oraz zaistnienie stresu oksydacyjnego w komórkach serca. Anestezjolodzy używają testów na zawartość dwutlenku węgla, aby upewnić się, czy umieścili aparaturę medyczną w odpowiednim miejscu dróg oddechowych. Co więcej, mierząc ilość tlenku azotu w wydychanym powietrzu lekarze określają, czy organizm pacjenta cierpiącego na astmę odpowiada we właściwy sposób na zastosowane leki.

Aby wykryć delikatny zapach raka i niektórych infekcji bakteryjnych, specjaliści korzystali z pomocy zwierząt o szczególnie wyczulonym zmyśle węchu, a mianowicie psów. Badania przeprowadzone przy udziale psów szkolonych do wykrywania raka płuc, jelita grubego i obecności niektórych bakterii ukazują, że na podstawie wydzielanych przez organizm zapachów możliwe jest rozpoznanie wielu chorób. Jeżeli testowane technologie wykażą skuteczność w szerszym zakresie schorzeń, testy oddechu mogą stać się jedynym nieinwazyjnym narzędziem diagnostycznym, które nie wymaga od pacjenta niczego więcej niż tylko oddychania.