Πρωτοποριακό! Οσμές του σώματος αποκαλύπτουν έγκαιρα Πάρκινσον, καρκίνο και άλλα νοσήματα

Εκπέμπουμε καθημερινά ένα πλήθος από οσμηρές χημικές ουσίες μέσω του δέρματος και της αναπνοής μας. Κάποιες από αυτές αποτελούν ένδειξη επικείμενης ασθένειας – και θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για τη διάγνωση νόσων ακόμη και χρόνια πριν εμφανιστούν συμπτώματα.

Όταν η αναλυτική χημικός Περντίτα Μπάραν άκουσε για μια Σκωτσέζα που υποστήριζε ότι μπορεί να μυρίσει τη νόσο Πάρκινσον, θεώρησε αρχικά ότι πρόκειται για ανοησία. «Πιθανόν απλώς μυρίζει ηλικιωμένους και συνδυάζει συμπτώματα της νόσου με τη μυρωδιά τους», θυμάται πως σκέφτηκε. Η γυναίκα αυτή, η 74χρονη συνταξιούχος νοσηλεύτρια Τζόι Μιλν, πλησίασε τον νευροεπιστήμονα Τίλο Κούναθ στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου το 2012.

Η Μιλν εξήγησε ότι παρατήρησε για πρώτη φορά τη μοναδική της ικανότητα όταν ο σύζυγός της, Λες, απέκτησε μια νέα, μόσχο-οσμή πριν διαγνωστεί με νόσο Πάρκινσον. Μόνο όταν βρέθηκε σε ομάδα ασθενών με Πάρκινσον στην πόλη της, το Περθ της Σκωτίας, συνειδητοποίησε πως όλοι είχαν την ίδια χαρακτηριστική μυρωδιά.

«Αποφασίσαμε να δοκιμάσουμε αν έχει δίκιο», λέει η Μπάραν, που τότε εργαζόταν στο Εδιμβούργο και σήμερα βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ. Η ομάδα ζήτησε από τη Μιλν να μυρίσει 12 μπλουζάκια – έξι φορεμένα από ασθενείς με Πάρκινσον και έξι από υγιείς. Η Μιλν τα αναγνώρισε σωστά όλα, ενώ εντόπισε και ένα άτομο που διαγνώστηκε με τη νόσο λιγότερο από έναν χρόνο αργότερα.

«Αυτό ήταν πραγματικά εντυπωσιακό», σχολιάζει η Μπάραν. «Προέβλεψε τη διάγνωση όπως είχε κάνει και με τον άντρα της». Το 2015, η ιστορία της Μιλν έγινε πρωτοσέλιδο παγκοσμίως.

Αρώματα που αποκαλύπτουν ασθένειες

Το ανθρώπινο σώμα εκπέμπει διαφορετικές οσμές ανάλογα με την κατάσταση της υγείας του. Η εμφάνιση μιας νέας μυρωδιάς μπορεί να σηματοδοτεί κάποια δυσλειτουργία ή αλλαγή στον οργανισμό.

Σήμερα, επιστήμονες αναπτύσσουν μεθόδους ανίχνευσης αυτών των «οσμηρών βιοδεικτών» για ταχύτερη διάγνωση πληθώρας νοσημάτων – από Πάρκινσον και εγκεφαλικές κακώσεις έως καρκίνο. Το κλειδί ίσως βρισκόταν πάντα μπροστά στη… μύτη μας.

Οι οσμές προκαλούνται από χημικές ουσίες που αλληλεπιδρούν με τους οσφρητικούς υποδοχείς της μύτης μας.

«Με εξοργίζει που άνθρωποι πεθαίνουν και βάζουμε βελόνες στους ασθενείς για να διαγνώσουμε καρκίνο του προστάτη, ενώ το σήμα είναι ήδη εκεί έξω και ανιχνεύσιμο ακόμη και από σκύλους», λέει ο φυσικός Αντρέας Μέρσιν, συνιδρυτής της RealNose.ai, εταιρείας που αναπτύσσει ρομποτική μύτη για διαγνώσεις μέσω οσμής. Τέτοια τεχνολογία είναι απαραίτητη, καθώς λίγοι άνθρωποι διαθέτουν τόσο ευαίσθητη όσφρηση ώστε να εντοπίζουν αυτά τα πρόωρα χημικά σημάδια ασθενειών.

Η Τζόι Μιλν, όπως αποδείχθηκε, ανήκει σε αυτούς τους λίγους. Διαθέτει κληρονομική υπεροσμία – μια «υπερδύναμη» όσφρηση πολύ ισχυρότερη από τον μέσο άνθρωπο.

Όταν το σώμα «φωνάζει» μέσω της μυρωδιάς

Ορισμένες ασθένειες δημιουργούν τόσο χαρακτηριστική οσμή που γίνεται αντιληπτή από τους περισσότερους ανθρώπους. Για παράδειγμα, άτομα με διαβήτη σε υπογλυκαιμικό επεισόδιο μπορεί να εκπέμπουν άρωμα φρούτων ή «σαπισμένων μήλων» λόγω των κετονών στο αίμα τους – ουσίες που παράγονται όταν το σώμα καίει λίπος αντί για γλυκόζη.

Άλλες καταστάσεις έχουν επίσης ιδιαίτερες μυρωδιές: ηπατική νόσος μπορεί να προκαλεί μουχλιασμένη ή θειώδη οσμή στην αναπνοή ή στα ούρα· αμμωνία ή «ψαρίλα» στην αναπνοή υποδηλώνουν πιθανά προβλήματα στα νεφρά.

Κάποιες λοιμώξεις αφήνουν επίσης το στίγμα τους στην όσφρηση: τα κόπρανα ασθενών με χολέρα ή Clostridioides difficile (μια συχνή αιτία διάρροιας) μπορεί να έχουν γλυκιά μυρωδιά, αν κι έρευνες έδειξαν ότι οι νοσηλευτές δεν μπορούν πάντα να τα ξεχωρίσουν μόνο με τη μύτη τους. Η φυματίωση μπορεί να κάνει την αναπνοή να θυμίζει μπαγιάτικη μπύρα και το δέρμα υγρό χαρτόνι.

Για την ανίχνευση άλλων νόσων απαιτείται πιο εξελιγμένη όσφρηση – όπως αυτή των σκύλων, που φημολογείται πως είναι έως και 100.000 φορές ισχυρότερη από του ανθρώπου. Επιστήμονες έχουν εκπαιδεύσει σκύλους να εντοπίζουν καρκίνους πνεύμονα, μαστού, ωοθηκών, ουροδόχου κύστης και προστάτη μέσω δειγμάτων ούρων ή αναπνοής – σε μία έρευνα για τον καρκίνο του προστάτη πέτυχαν ποσοστό επιτυχίας 99%!

Σκύλοι έχουν επίσης εκπαιδευτεί να ανιχνεύουν πρώιμα σημάδια Πάρκινσον, διαβήτη, επικείμενες επιληπτικές κρίσεις ή ελονοσία αποκλειστικά μέσω όσφρησης.

Από τη μύτη του σκύλου στο εργαστήριο

Δεν διαθέτουν όμως όλα τα σκυλιά τις απαιτούμενες ικανότητες ούτε είναι εύκολη η εκπαίδευσή τους. Γι’ αυτό επιστήμονες προσπαθούν να μεταφέρουν τις δυνατότητες αυτές στο εργαστήριο – π.χ., με απλό επίχρισμα δέρματος που θα αποστέλλεται για ανάλυση.

Η Μπάραν, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μαζών για την ανάλυση σμήγματος (λιπαρή ουσία στο δέρμα) ασθενών με Πάρκινσον. Αυτή η μέθοδος διαχωρίζει τις ενώσεις και προσδιορίζει τη μάζα τους, επιτρέποντας ακριβή ταυτοποίηση των μορίων – μια τεχνική που χρησιμοποιείται ήδη στη βιομηχανία τροφίμων και αρωμάτων.

Από περίπου 25.000 ενώσεις στο ανθρώπινο δέρμα, γύρω στις 3.000 διαφοροποιούνται σημαντικά στους πάσχοντες από Πάρκινσον· πλέον οι ερευνητές έχουν περιορίσει τους σημαντικούς δείκτες σε περίπου 30 μόρια!

Πολλές είναι λιπίδια και λιπαρά οξέα μακριάς αλυσίδας – π.χ., το υδροξυβενζοϊκό οξύ (hippuric acid), eicosane και octadecanal συνδέθηκαν με το χαρακτηριστικό άρωμα της νόσου. Οι διαταραχές στον μεταβολισμό των λιπιδίων φαίνεται πως αποτελούν βασικό γνώρισμα του Πάρκινσον.

«Βρήκαμε ότι στα άτομα με Πάρκινσον δυσλειτουργεί η μεταφορά λιπαρών οξέων στα μιτοχόνδρια», εξηγεί η Μπάραν. «Έτσι κυκλοφορούν περισσότερα λιπίδια στο σώμα κι εκκρίνονται μέσω του δέρματος – αυτά μετράμε».

Η ομάδα τώρα αναπτύσσει ένα απλό τεστ επίχρισματος δέρματος για έγκαιρη διάγνωση Πάρκινσον. Μέχρι σήμερα οι γενικοί ιατροί παραπέμπουν όποιον εμφανίζει τρόμο σε νευρολόγο – διαδικασία που μπορεί να διαρκέσει χρόνια.

«Θέλουμε ένα γρήγορο, μη επεμβατικό τεστ για αποτελεσματικό διαχωρισμό περιστατικών ώστε οι ασθενείς να φτάσουν γρήγορα στον ειδικό», τονίζει η Μπάραν.

Οι πτητικές οργανικές ενώσεις αλλάζουν το «αποτύπωμα» μας

Γιατί όμως οι ασθένειες επηρεάζουν την οσμή μας; Η απάντηση βρίσκεται στις πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs). Το σώμα μας μετατρέπει συνεχώς τροφή σε ενέργεια μέσω χημικών διεργασιών στα μιτοχόνδρια – όπου παράγονται μεταβολίτες, κάποιοι από τους οποίους είναι πτητικοί κι έτσι μπορούν να εξατμιστούν εύκολα και να γίνουν αντιληπτοί ως μυρωδιές.

“Αν πάσχεις από λοίμωξη ή τραυματισμό, είναι λογικό να αλλάζει ο μεταβολισμός σου”, εξηγεί ο οικολογικός χημικός Μπρους Κίμπαλ, ερευνητής στο Monell Chemical Senses Centre στη Φιλαδέλφεια των ΗΠΑ. «Αυτή η αλλαγή αντανακλάται στη σύνθεση των μεταβολιτών σε διάφορα σημεία του σώματος».

Με άλλα λόγια, οι ασθένειες τροποποιούν τα VOCs που παράγει το σώμα μας κι έτσι αλλάζει το μοναδικό μας «οσμητικό αποτύπωμα».

Nέα τεστ υπό ανάπτυξη – Από εγκεφαλικά τραύματα έως ελονοσία

“Έχουμε εξετάσει πολλές λοιμώξεις και μορφές καρκίνου”, λέει ο Κίμπαλ. “Σπάνια δεν μπορούμε να ξεχωρίσουμε δείγματα υγιών από ασθενών”. Όμως πολλές τέτοιες αλλαγές στα VOCs είναι πολύ ανεπαίσθητες για την ανθρώπινη όσφρηση· εδώ βοηθούν οι σκύλοι ή ειδικές συσκευές ανίχνευσης οσμών για δύσκολες στη διάγνωση παθήσεις.

Ο Κίμπαλ εργάζεται στην ανάπτυξη τεστ εγκεφαλικών τραυμάτων σε παιδιά αθλητές, βασισμένο στις αλλαγές των VOCs μετά από διάσειση. Σε πειράματα σε ποντίκια διαπίστωσαν πως οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις δημιουργούν ξεχωριστή μυρωδιά που άλλα ποντίκια μπορούν να εντοπίσουν. Σε νέα δουλειά εντόπισαν ειδικές κετόνες στα ούρα ανθρώπων τις πρώτες ώρες μετά από διάσειση· ίσως σχετίζεται με την προσπάθεια του εγκεφάλου για αποκατάσταση μέσω παραγωγής ενέργειας.

“Οι κετόνες μπορούν να παρέχουν εναλλακτική ενέργεια στον εγκέφαλο μετά από τραυματισμό”, σημειώνει ο Κίμπαλ – κάτι που θεωρείται νευροπροστατευτικό σύμφωνα με πρόσφατες έρευνες.

Σχετικά άρθρα: • Πόσο συχνά πρέπει να πλένετε τα πόδια σας; • Οι παράξενες μυρωδιές του διαστήματος • Μας κάνει η ατμοσφαιρική ρύπανση να χάνουμε την όσφρησή μας;

“Φρουτώδες” άρωμα ελονοσίας και άλλοι νέοι δείκτες

Το σωματικό άρωμα μπορεί επίσης να προδώσει ελονοσία. Το 2018 επιστήμονες ανακάλυψαν ότι παιδιά μολυσμένα με ελονοσία εκπέμπουν ξεχωριστή μυρωδιά μέσω του δέρματος που προσελκύει τα κουνούπια. Σε δείγματα από 56 παιδιά στη δυτική Κένυα εντόπισαν ένα «φρουτώδες και χορτώδες» άρωμα λόγω συγκεκριμένων αλδεϋδών (heptanal, octanal και nonanal).

Η έρευνα αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέο τεστ ελονοσίας ή ακόμη και σε παγίδες κουνουπιών βασισμένες στην ελκυστική αυτή μυρωδιά.

“Ρομποτικές” μύτες με ανθρώπινα κύτταρα για τον καρκίνο του προστάτη

Ο Αντρέας Μέρσιν (RealNose.ai), πρώην ερευνητής του MIT, εργάζεται πάνω σε συσκευή ανίχνευσης καρκίνου του προστάτη – μιας νόσου που κοστίζει τη ζωή σε έναν στους 44 άνδρες.

“Η εταιρεία ιδρύθηκε μετά από σχεδόν 19 χρόνια έρευνας στο MIT”, λέει ο Μέρσιν· “είχαμε ως στόχο (με χρηματοδότηση DARPA) να ξεπεράσουμε τη μύτη του σκύλου”. Η συσκευή χρησιμοποιεί πραγματικούς ανθρώπινους υποδοχείς όσφρησης – καλλιεργημένους εργαστηριακά από βλαστοκύτταρα – ειδικά προσαρμοσμένους για την ανίχνευση μορίων-δεικτών καρκίνου προστάτη. Η τεχνητή νοημοσύνη αναλύει τα μοτίβα ενεργοποίησης των υποδοχέων αυτών.

“Δεν αρκεί απλά να γνωρίζεις τα συστατικά ενός δείγματος”, εξηγεί ο Μέρσιν· “όπως δεν αρκούν τα υλικά μιας τούρτας για να ξέρεις τη γεύση ή τη μυρωδιά της – χρειάζεται ανάλυση μοτίβων αισθητικής αντίδρασης”. Αυτό επιχειρεί τώρα η ομάδα του RealNose.ai.

“Η παρακαταθήκη της Τζόι”: Από προσωπική εμπειρία σε επιστημονική πρόοδο

Η Τζόι πλέον συνεργάζεται ως μέλος της ομάδας της Μπάραν στην ανάπτυξη διαγνωστικών τεστ για Πάρκινσον κι άλλες παθήσεις.

“Δεν χρησιμοποιούμε συχνά την όσφρησή της πλέον”, λέει η Μπάραν· “αντέχει έως 10 δείγματα ημερησίως κι είναι ψυχικά εξαντλητικό για εκείνη – άλλωστε είναι πλέον 75 ετών”. Αν όμως η μέθοδός τους καταφέρει ν’ ανιχνεύσει πρώιμο Πάρκινσον όπως εκείνη, αυτό θα αποτελέσει μια σημαντική παρακαταθήκη τόσο για την ίδια όσο και τον σύζυγό της Λες.

“Το αξιοσημείωτο”, καταλήγει η Μπάραν, “είναι πως τόσο η Τζόι όσο κι ο Λες είχαν ιατρική κατάρτιση κι έτσι κατάλαβαν ότι παρατήρηση αυτή είχε σημασία. Όμως το μήνυμα εδώ είναι ότι όλοι πρέπει να νιώθουμε υπεύθυνοι για την υγεία μας ή των αγαπημένων μας – παρατηρώντας αλλαγές κι αντιδρώντας όταν κάτι δεν πάει καλά”.

Πηγή: bbc.com