Людям не нравится, когда в них вонзают иголки. Это одна из тех причин, по которым многие из нас боятся медиков – специалистов, достойных искренней любви и уважения. Пытаясь избавить население от неприятных чувств и ощущений, ученые создают средства диагностики, не требующие забора телесных жидкостей с помощью проколов кожи. В ходе исследований выяснилось, что многое о здоровье человека способны поведать различные выделения организма. Это и пот, и слезы, и даже ушная сера.
Слюна
Человеческая слюна может сообщить любопытному диагносту практически столько же важной информации, сколько кровь. У этих двух жидкостей на самом деле приличное количество сходных компонентов, так как слюна представляет собой частично отфильтрованную плазму крови. В ней содержатся антитела и ферменты, которые можно идентифицировать и использовать для постановки того или иного диагноза. Первые вырабатываются иммунной системой, борющейся с патогенами, вторые участвуют практически во всех процессах, проходящих в человеческом организме.
Количество и кислотность слюны также весьма перспективны в интересующем нас отношении. Забирать эту жидкость гораздо легче, чем кровь. Процедура отличается дешевизной и доступностью, с ней не ассоциируются риски распространения патогенов.
Слюна на 99.5% состоит из воды, поэтому исследователи поначалу сомневались, что её удастся использовать для полноценной диагностики. Однако по мере развития технологий тесты приобрели достаточную чувствительность и стали улавливать те или иные молекулы, несмотря на их малую концентрацию. В некоторых странах это позволило медикам проверять большие группы населения на наличие пресловутого вируса. Технология, по всей видимости, будет активно развиваться и в будущем.
Дыхание
Вместе с углекислым газом мы выдыхаем летучие органические вещества (ЛОВ). К этой категории относится огромное количество соединений, способных оставаться в воздухе во взвешенном состоянии. Это чаще всего побочные продукты обычных процессов жизнедеятельности, которые, тем не менее, могут показать, что внутри нас происходит что-то нездоровое. Так, например, во время борьбы с воспалениями мы производим и выдыхаем оксид азота. Это значит, что диагностировать данный процесс в дыхательных путях вследствие той же астмы можно по количеству названного газа.
Кроме того, исследователи научились отслеживать связь ЛОВ с другими респираторными заболеваниями. Собирать образцы выдыхаемого воздуха несложно. Делается это обычно с помощью приборов, напоминающих алкотестеры. Затем полученный материал анализируется методами газовой хроматографии или масс-спектрометрии, позволяющими выделить те или иные молекулы.
Упомянутые технологии давно используются в диагностике и не являются какой-то редкостью. Иное дело «электрический нос», получить который мечтают медики всего мира. Это перспективное устройство разрабатывается в течение почти сорока лет, но создать его никак не удается, так как для этого требуется собрать огромное количество образцов и стандартизировать методы анализа.
Тем не менее, в 2018 году ученые научились «вынюхивать» болезнь Паркинсона. Исследуя дыхание пациентов, они идентифицировали в нем повышенную концентрацию бензальдегида и ацетофенона. Это всего лишь часть спектра ЛОС, присущего человеческому «выхлопу», но если другие группы ученых подтвердят обнаруженную закономерность, названные соединения могут стать маркерами для надежной диагностики болезни.
Пот
Человек потеет постоянно, а не только в жаркую погоду или, допустим, во время тренировки. Это значит, что анализ выделяющейся жидкости способен обеспечить мониторинг здоровья в режиме реального времени. Однако пока исследования концентрируются в основном именно вокруг физических упражнений.
В любом случае, помимо значительного количества воды, в поте можно найти электролиты, метаболиты и прочие несложные молекулы. Первые из названных частиц, постоянно циркулируя внутри организма, перемещают питательные вещества и поддерживают кислотно-основное равновесие. Они растворимы в воде, поэтому легко выводятся потом. Другие соединения попадают в эту телесную жидкость посредством диффузии через потовые железы. Для их обнаружения исследователи пытаются использовать беспроводные датчики.
Подобные сенсоры способны предоставить приличное количество информации о том, что происходит в организме. Так, например, уровень глюкозы в поте прямо соотносится с концентрацией этого углевода в крови. Кислотность «телесных испарений» и содержание в них электролитов сообщают, насколько обезвожен организм.
Также ученые научились отслеживать поведение лактата, который образуется, когда клетки не получают достаточного количества кислорода. Слишком высокий показатель в данном случае служит отличным индикатором физического стресса. Как видим, комплексное отслеживание подобных физиологических аспектов может предоставить исчерпывающее представление о состоянии организма во время того же тренировочного процесса.
Слезы
Слезы состоят преимущественно из воды и соли. Однако, как и в слюне, в них есть компоненты отфильтрованной плазмы крови. Это значит, что они также являются превосходным материалом для анализа. В этой жидкости при желании можно обнаружить то, что иначе пришлось бы искать в крови человека. Так, например, четкую корреляцию демонстрирует уровень глюкозы, то есть диабетики могут узнавать его, не прибегая к болезненным проколам кожи.
Не так давно были разработаны специальные контактные линзы, датчики которых позволяют замерять соответствующий показатель. Кому-то покажется, что носить на глазах сенсоры – это совсем не весело, однако они встроены в мягкий полимерный гидрогель и не доставляют никакого дискомфорта. Обнаружив повышение уровня глюкозы, линза меняет цвет – с зеленого на синий и далее, по мере увеличения концентрации, до оранжевого.
Ещё один научный коллектив использует слезы для диагностики онкологических заболеваний молочной железы. Созданная технология называется «TearExo» и обнаруживает раковые экзосомы посредством содержащего антитела стеклянного чипа. Экзосомами именуются секретирующиеся клетками крошечные органеллы, внутри которых наличествуют протеины, РНК и ДНК, использующиеся для обмена информацией. Раковые экзосомы содержат мембранные белки, коих нет в здоровых везикулах. Сконструированное исследователями устройство распознает их в слезах человека за 10 минут.
Ушная сера
Предыдущие выделения способны показать только то, что происходит со здоровьем человека здесь и сейчас. Ушная же сера хранит в себе соответствующую информацию в течение как минимум месяца.
В 2017 году ученые научились распознавать в ней значительное количество важных данных – начиная с того, что ел обладатель секреции, и заканчивая тем, воздействию каких вредных субстанций в среде своего обитания он подвергался. Благодарить за это нужно уже упоминавшиеся летучие органические вещества. Они задерживаются в жирах ушной серы и могут быть проанализированы так же, как в выдыхаемом воздухе.
Разница в том, что здесь они накапливаются в течение длительного времени, создавая некую летопись происходивших с человеком событий. Сера плотно прилегает к ушному каналу, благодаря чему защищена от таких сбивающих с толку примесей, как духи, пот или косметика. Эта секреция, кстати, традиционно используется при диагностике нарушений метаболизма.
