Летучие соединения или летучие органические соединения (ЛОС) широко распространены. Они есть в растениях, в воздухе, которым мы дышим, во всем, что мы едим и пьем, в каждой жидкости и ткани нашего тела. Летучие соединения используются растениями, насекомыми, бактериями, грибами и многими млекопитающими, рыбами и птицами для одновидового или межвидового общения, а «терпены», компоненты эфирных масел были описаны как «самый распространенный язык в мире».
Эта статья посвящена летучим соединениям, выделяемым человеческим телом, с акцентом на нашу уникальную ароматную сигнатуру, на запах тела и дезодоранты, а также на диагностику заболеваний на основе ароматной «сигнатуры» дыхания, кожи, мочи или других выделений. В контексте этой статьи «летучий» относится к совокупности летучих соединений, которые мы выделяем и которые могут быть обнаружены другими. Самые главные те, которые естественным образом находятся на нашей коже и в нашем дыхании.
В реальной жизни летучие вещества большинства людей также включают летучие вещества из любых используемых ароматных продуктов. Список длинный — стиральные порошки и кондиционеры для одежды, шампуни и кондиционеры для волос, средства для мытья тела, мыло, косметика и любые другие средства личной гигиены, включая дезодоранты и ароматизаторы.
Наше обоняние
В контексте этой статьи важно понимать, (а) что обоняние многих людей не является оптимальным, и (б) что наше восприятие запаха одного и того же вещества может быть совершенно разным. Полезно будет понять следующие термины:
Аносмия
Полная потеря обоняния. Обычно это происходит по одной из трех причин (1) врожденная, (2) физическая травма головы (3) вирусная инфекция, такая как грипп или COVID-19.
Гипосмия
Общее снижение обоняния. Одним из способов, которым это часто происходит, является возраст.
Гиперосмия
Необычайно острое обоняние. Вопрос о том, является ли это расстройством или сверхспособностью, остается спорным.
Специфическая аносмия
Означает, что есть некоторые вещества, к которым человек «слеп». Это не только распространено, но и считается универсальным, хотя трудно понять, к чему у вас нет обоняния, без какого-либо тестирования. Специфические аносмии могут частично объяснить наши часто очень разные предпочтения в отношении запахов и пищевых предпочтений. Аносмия к определенному химическому веществу, вероятно, всегда является генетической. Мы можем что-то почувствовать, только если у нас есть ген, который экспрессирует обонятельный рецептор в нашем носу, который реагирует на это вещество. Как мы увидим, некоторые люди аносмичны к важным компонентам запаха человеческого тела.
Запах тела и дезодоранты
Дезодоранты – относительно современное изобретение. Люди всегда мылись для поддержания чистоты, и ароматы всегда использовались в той или иной форме, часто широко, но дезодоранты и антиперспиранты, какими мы их знаем сегодня, — это изобретение, которое изначально не было хорошо воспринято западным обществом! Только после серии маркетинговых кампаний, в которых женщин тонко пристыжали за потливость, рынок дезодорантов набрал обороты в США примерно в 1910 году. Прошло еще 30 лет или около того, прежде чем мужчин можно было одинаково и успешно пристыдить. Однако ситуация в Азии совершенно иная, как мы вскоре увидим.
Я не говорю, что дезодоранты или антиперспиранты — это плохо; Я говорю о том, что они лишь недавно стали культурной нормой, и примечательно, что наука все еще развивается. Нам уже давно известно, что летучие вещества с неприятным запахом образуются некоторыми бактериями (Corynebacteria, Cutibacteria и Staphylococcus hominis, S. haemolyticus и S. lugdunensis), реагирующими с потом, который сам по себе практически не имеет запаха (Bawdon et al 2015). Следовательно, большинство дезодорантов содержат антимикробные агенты, поскольку уменьшение числа бактерий приведет к уменьшению производства неприятных запахов.
Основными подмышечными неприятными запахами обычно считаются эти…
3MHA или 3M2H 3-метил-2-гексеновая кислота
HMHA или 3H3M 3-гидрокси-3-метилгексеновая кислота
3M3SH 3-метил-3-сульфанилгексан-1-ол
…и другие одоранты, вносящие незначительный вклад (Natsch & Emter 2020). К ним относятся андростенон, андростенол, масляная кислота, пропионовая кислота, изовалериановая кислота и многие другие кислоты, что объясняет, почему пот слегка кислый.
Было обнаружено, что C. jeikeium и S. haemolyticus являются основными предшественниками HMHA и 3M3SH (Troccaz et al 2009). Те же швейцарские ученые исследовали подмышечный запах у 24 мужчин и 25 женщин в течение трех зим. Они обнаружили, что мужчины производят в пять раз больше пота, но с той же концентрацией летучих веществ. Образцы пота были вслепую оценены 28 женщинами и 2 мужчинами, не прошедшими обучение, сотрудниками Firmenich, которые оценили образцы с самой высокой интенсивностью серы (3M3SH) как самые неприятные, и большинство из них были получены от женщин. Это коррелирует с тем, что женщины выделяют примерно в три раза больше предшественника 3M3SH, чем мужчины.
3-methyl-2-hexenoic acid |
3-methyl-3-sulfanylhexan-1-ol |
3-hydroxy-3-methyl-hexenoic acid |
Некоторые эфирные масла подавляют основные пахучие бактерии. Сравнивая зоны ингибирования (большие числа означают большую эффективность), в таблице 1 показаны наиболее эффективные из 14 эфирных масел, протестированных in vitro (Kačániová et al 2020). Исходя из этого, эфирное масло Elemi, возможно, является наиболее эффективным дезодорирующим эфирным маслом. Мне не удалось найти исследований по эфирным маслам и C. jeikeium, но масло орегано и погостон (компонент масла пачули) эффективны против C. xerosis, что также имеет отношение к сернистому запаху тела (Baydar et al 2004, Peng et al 2014) .
Таблица 1: Приблизительные зоны ингибирования в мм для эфирных масел против двух видов стафилококков, имеющих отношение к запаху тела
Помимо S. haemolyticus и S. hominis, аксиллярный запах у подростков особенно связан с пролиферацией Staphylococcus epidermidis, что интересно, поскольку это также связано с акне (Lam et al 2018). Полезными эфирными маслами для борьбы с этой бактерией являются герань, перечная мята, чайное дерево и тимол тимьяна, а также литсея кубеба и элеми (Kačániová et al 2020, Schelz et al 2006, Sokovic et al 2010).
Элеми. Изображение предоставлено: А. Грей, Plants for a Future https://pfaf.org/
Некоторые этнические различия наблюдаются с точки зрения подмышечных одорантов: как 3M2H, так и 3H3M значительно более распространены у афроамериканцев, чем у европеоидов, и более распространены у европеоидов, чем у жителей Восточной Азии, в то время как 2-метилмасляная кислота была значительно более распространена у европеоидов, чем у любой другой этнической группы (Prokop-Prigge et al 2016). Эти различия, возможно, связаны с различиями в подмышечном микробиоме, например, у жителей Восточной Азии более высокий уровень S. hominis и более низкий уровень S. epidermidis, чем у людей европеоидной или латиноамериканской национальности (Li et al 2019).
Эти различия могут быть ошибочно истолкованы как отчуждающие и, к сожалению, могут добавить к другим ксенофобским или даже расистским представлениям.
Интересно, что некоторые люди аносмичны к одному или нескольким из этих основных одорантов для тела. В опросе, проведенном как во Франции (40 человек), так и на Мадагаскаре (273 человека), 8% (Франция) и 19% (Мадагаскар) были аносмичны к HMHA, а 25% (Франция) были аносмичны к 3MHA (не тестировались на Мадагаскаре) (Ферденци и др., 2019). Исследователи предположили, что HMHA может быть мужским половым феромоном, но они не обнаружили различий между мужчинами и женщинами в распространенности аносмии, чувствительности к соединению (обонятельный порог) или качественном восприятии. Однако на Мадагаскаре женщины в фертильной фазе менструального цикла воспринимали HMHA как более интенсивное, чем женщины в нефертильной фазе. (Размер выборки во Франции был слишком мал, чтобы это оценить.)
Интересно отметить, что, когда их попросили описать HMHA, только 21% французов и 26% малагасийцев использовали терминологию, связанную с запахом тела, например, пот или ноги. Другие дескрипторы можно сгруппировать следующим образом: химические и медицинские продукты (Франция 39%, Мадагаскар 23%); ферментация или влажность (Франция 14%, Мадагаскар 27%); продукты питания (Франция 14%, Мадагаскар 27%). По крайней мере, когда пахнет как отдельное соединение, HMHA не обязательно воспринимается как что-то неприятное или даже как запах тела.
Существует важное генетическое различие между большинством (90%) людей азиатского происхождения и большинством (95%) людей африканского или европеоидного происхождения. Из-за фенотипа в гене ABCC11 у людей азиатского происхождения выделяется меньше пота под мышками, и количество неприятных запахов, которые он содержит, также меньше (Martin et al 2010). Вероятно, поэтому менее 10% людей в Китае пользуются дезодорантами.
Японский термин バタ臭い, или батакусай, означает «как масло, происходящее из западной культуры» и использовался для описания жителей Запада или японцев, которым нравится западная культура, и, соответственно, всего экзотического, диковинного или чужеродного. «Кусай» буквально означает пахучий, вонючий, острый, а «бата» — масло. Традиционно молочные продукты использовались в японской диете в минимальной степени, а 2,3-бутандион является ключевым одорантом не только в запахе ног (см. следующий абзац), но и в масле.
2,3-butanedione
Запах ног сильно отличается от подмышечного запаха и в большей степени определяется 2,3-бутандионом, метантиолом и изовалериановой кислотой (Hara et al 2015, Natsch & Emter 2020). Бинарные комбинации эфирных масел, которые наиболее эффективно борются с бактериями, вызывающими запах ног, включают кипарис и мирру; лаванда и немецкая ромашка; можжевельник и сандаловое дерево; фенхель и роза отто; герань и сандаловое дерево (Orchard et al 2018). Любопытно, что еще одной эффективной комбинацией были манука и чеснок. Хотя это может быть эффективно в пробирке, я чувствую, что это вряд ли будет популярным вариантом. В другом исследовании было обнаружено, что масло куромодзи (Lindera umbellata) чрезвычайно эффективно непосредственно дезодорирует изовалериановую кислоту (Nanashima et al 2020).
Наш уникальный ароматический профиль
К какой бы этнической группе мы ни принадлежали и пользуемся ли мы дезодорантами, у каждого из нас есть уникальный запах тела. Отчасти это связано с тем, что многие отдушки для тела образуются в результате бактериального разложения аминокислот, а наш микробиом — смесь бактерий и других микробов — сам по себе уникален настолько, что используется в качестве формы судебно-медицинской идентификации, а составы запахов для поиска людей с использованием собак были опробованы в нескольких странах (Ferry et al 2019, Meadow et al 2015).
Продукты потоотделения и все перечисленные выше элементы составляют часть нашего личного летучего вещества, но это еще не все. В обзоре летучих соединений, производимых человеком, за 2021 год, проведенном Драбинской и др., перечислены и названы следующие:
1488 на дыхании
623 на коже
549 в слюне
444 в моче
443 в фекалиях
379 в крови
Некоторые из этих соединений также содержатся в эфирных маслах (бензальдегид, цитронеллаль, лимонен, пинен…), но большинство из них отсутствуют. Это такие вещества, как аммиак, уксусная кислота, ацетон, ацетальдегид, бензол, бутан, гептан и т. д. Итак, откуда все это?
Хотя мы изобилуем летучими соединениями от рождения до смерти, человеческое тело не биосинтезирует летучие соединения так, как это делают растения. У нас нет специального набора ферментов, необходимого для создания этих соединений, поэтому мы предполагаем, что они присутствуют или метаболизируются из чего-то, что уже находится в организме. Некоторые из них производятся в кишечнике в результате ферментации или микробной активности. Если мы действительно производим летучие соединения, мы пока не знаем, как это сделать.
Что мы едим
Важные компоненты нашего летучих веществ определяются нашей диетой, очевидным примером которой является чеснок. Соединения серы, содержащиеся в чесноке, метаболизируются в другие соединения серы с аналогичным запахом, которые выделяются с мочой, а также с дыханием. Интересно, что в двойном слепом исследовании ежедневное потребление свежего чеснока 16 молодыми чешскими мужчинами привело к тому, что запах их тела был оценен как более приятный и привлекательный (но менее мужской) 40 молодыми женщинами-оценщиками по сравнению с тем, когда те же мужчины делали это, не употребляя чеснок. Для сбора пота использовались ватные диски, которые носили в подмышечной впадине (Фьялова и др., 2016).
В аналогичном исследовании запах тела 17 чешских студентов мужского пола был оценен 30 студентками как менее приятный после двух недель на диете, включающей мясо, по сравнению с двумя неделями на аналогичной диете без мяса (Havlicek & Lenochova 2006). ). Исследование на собаках показывает повышенное содержание изовалериановой кислоты в кишечнике при диете с высоким содержанием приготовленной говяжьего фарша по сравнению с употреблением только сухого корма (Herstad et al 2017), что позволяет предположить, что это соединение может усиливать запах человеческого тела при мясной диете. Метантиол (также упомянутый в контексте запаха ног) присутствует во многих мясных и молочных продуктах вместе с предшественником аминокислоты, метионином.
По сути, все, что мы потребляем (едим, пьем, вдыхаем…), может влиять на состав летучих веществ, которые мы выделяем. Еще одним примером является этанол: обнаружить алкоголь в чьем-то дыхании нетрудно, и в этом случае мы уже используем электронный анализ дыхания для его количественного определения.
Рабочая среда
Наша личная ароматная подпись также может быть продуктом нашей рабочей среды. Будь то пекарня, автомастерская, лес, салон красоты, рыбный рынок, больница или морг, некоторые запахи рабочей среды могут прилипнуть к нам. Мы смоем их, но они вернутся, когда мы вернемся на работу, и со временем мы можем навсегда приобрести запах рабочего места.
Итак, для ясности, наш личный аромат проходит через циклы, прерываемые стиркой. Мы постепенно становимся более вонючими, особенно при физических нагрузках или воздействии сильных ароматов на работе, затем мы умываемся, становимся намного менее вонючими, затем цикл начинается снова. Предполагая, что мы использовали ароматизированные моющие средства, мы также принимаем ароматы этих продуктов, которые также постепенно рассеиваются.
Другие факторы
Будь то из-за ароматов, рабочей среды, диеты или других факторов, наш личный фирменный запах может быть узнаваем близкими людьми, даже не видящими и не слышащими нас. Хорошо известно, что новорожденные и их матери узнают друг друга по запаху тела (Croy et al 2019, Marin et al 2015). Это может частично объяснить, почему в среднем у женщин более острое обоняние, чем у мужчин. Интересно, что эта разница имеет тенденцию исчезать после менопаузы (Doty & Cameron, 2009, Sorokowski et al, 2019).
Наш запах меняется с возрастом. Подростки, например, могут иметь более выраженный запах тела из-за гормональных изменений. Было обнаружено 31 летучее соединение в головах пяти младенцев в течение нескольких дней после рождения. Интересно, что они включали ментол (перечная мята), бензальдегид (миндаль) и метилгептенон (зеленые цитрусовые), которые придавали свежесть и фруктовость. Также интересно, что профиль запаха у каждого ребенка был разным (Uebi et al 2019).
Benzaldehyde |
(-)-menthol
|
6-methyl-5-hepten-2-one |
2-nonenal |
Считается, что «запах старости» возникает из-за измененного метаболизма жирных кислот в коже, что приводит к увеличению производства 2-ноненаля (Haze 2001). 2-Ноненаль — это жирный альдегид, описываемый как «зеленый, мыльный, маслянистый, фруктовый». Он содержится в масле, сыре, дыне, кофе и масле из листьев моркови. (2-ноненаль не следует путать с ноналем (альдегидом С-9), указанным в таблице 3, который пахнет воском, жиром, апельсиновой коркой и содержится в маслах цитрусовых.)
Избранные пахучие соединения
Во всей этой истории есть несколько ароматических соединений, представляющих интерес либо из-за того, как они повлияли на наши взгляды на летучие вещества человека, либо из-за того, что они создают связи между неожиданными пространствами. Давайте посмотрим на некоторые из них.
Андростенон
Андростенон долгое время считался предполагаемым феромоном человека. Феромон — это химический сигнал, который развился для связи с другими представителями того же вида, чтобы в некотором смысле изменить поведение. Проблема с исследованиями на людях и андростеноне заключается в том, что ни одно из них до сих пор не смогло продемонстрировать биологическую значимость (Wyatt 2015). Не помогает и то, что некоторые люди аносмичны к андростенону — они вообще не чувствуют его запаха.
Androstenone
Андростенон - это феромон, обнаруженный в слюне и коже самцов свиней, и при вдыхании самкой свиньи, находящейся в течке, самка принимает позу для спаривания. Ранние исследования показали, что это также может быть человеческий мужской феромон, привлекательный для женщин, и первоначальное возбуждение привело к тому, что некоторые ароматы стали продаваться как афродизиаки. Нет никаких доказательств того, что они были эффективными, и последующие исследования показали, что это маловероятно. Сексуальные реакции человека обусловлены всеми видами воздействия, а не только одним химическим соединением.
Хотя вполне логично, что люди могут обладать феромонами, поскольку они есть у большинства видов, включая большинство млекопитающих, также возможно, что, поскольку люди развили другие средства общения, такие как речь, феромоны постепенно потеряли свое значение за последние несколько сотен тысяч лет или более.
Сказав это, люди могут и часто реагируют на хемосигналы. Иногда это сложные смеси компонентов запаха тела, которые могут помочь нам в выборе партнера (определяемом генетической совместимостью) или помочь матерям и младенцам узнавать друг друга. Это, однако, не феромоны, так как они не определяют реакцию, например, всех самцов или всех самок — это реакции на отдельные запахи тела.
Charles Wysocki, PhD
Андростенон по-прежнему интересная молекула. Это второстепенная составляющая запаха человеческого тела как у мужчин, так и у женщин, хотя, как уже упоминалось, воспринимается по-разному. Некоторые пахнут потом или мочой, некоторые пахнут сладким/цветочным запахом, а некоторые вообще не пахнут. Эти различия в восприятии запаха были явно связаны с полиморфизмом (подтипом) обонятельного рецептора (OR7D4), который активируется андростеноном (Keller et al 2007). Araneda & Firestein (2004) сообщили, что 2% населения действительно аносмичны по отношению к андростенону, а до 30% - гипосмически.
Исследователь обоняния Чарльз Высоцки, доктор философии, был одним из тех, кто не чувствовал запаха андростенона, пока не начал его исследовать. Он обнаружил, что после нескольких недель воздействия этого запаха в рамках своей работы он начал обнаруживать запах и поэтому решил выяснить, может ли то же самое быть верно для других, и это было так (Wysocki et al 1989). Результаты этого исследования привели к осознанию того, что аносмию иногда можно преодолеть, а это, в свою очередь, привело к тому, что мы теперь знаем как «тренировка обоняния».
Буржональ
Как синтетический аромат, буржональ используется в цветочных ароматах, особенно в типах ландыша, и его запах описывается как «свежий, водянистый, цветочный, цикламеновый, сладкий». Буржональ также обнаружен в сперме человека, которая также содержит обонятельный рецептор OR1D2, который активируется бургоналом. Сперматозоиды реагируют на бургонал, который они также производят, плывя быстрее и в направлении более высокой концентрации бургонала (Spehr et al 2003). Это был первый случай, когда обонятельный рецептор, расположенный в организме, оказался функциональным.
Bourgeonal
Буржональ — единственное соединение, к которому мужчины имеют большую обонятельную чувствительность, чем женщины. У 250 мужчин и 250 женщин мужчины смогли идентифицировать бургеналь при концентрации 13 частей на миллиард по сравнению с 26 частями на миллиард у женщин, в то время как для структурно подобного соединения, гелионаля, разницы не было (Olsson & Laska 2010).
Различия в чувствительности также наблюдались между фертильными мужчинами и мужчинами с необъяснимым бесплодием. Два независимых исследования показывают корреляцию между более низкой обонятельной чувствительностью к бургеналу и бесплодием, предполагая более низкую экспрессию OR1D2 у бесплодных мужчин и что меньшее количество этих рецепторов в сперме может объяснить бесплодие (Ottaviano et al 2013, Sinding et al 2013). Однако это не означает, что буржонал можно использовать для лечения бесплодия.
Индол
Запах индола описывается как «резкий, затхлый, цветочный, фекальный». Он естественным образом содержится в фекалиях и вместе со скатолом вносит значительный вклад в фекальный запах. Индол также содержится в нескольких абсолютах, в частности, в чампаке, жасмине самбак и цветках апельсина, которым он придает теплые, богатые и чувственные оттенки. Индол пахнет менее фекально и более цветочно в разбавленном виде, и он используется во многих типах ароматов, включая кофе, шоколад, гардению, жасмин, лотос, нарцисс, туберозу, ваниль и орхидею.
Jasmin sambac
Как маркер заболевания индол увеличивается при колоректальном раке и снижается при раке предстательной железы (таблица 3). Как выдыхаемый ЛОС, он часто увеличивается при неприятном запахе изо рта (Natsch & Emter 2020).
Индол — одна из самых распространенных в природе молекул в том смысле, что она составляет основу нескольких встречающихся в природе более сложных веществ, включая серотонин, мелатонин, триптофан, индиго, йохимбин, стрихнин и винбластин. Индол также является основой десятков фармацевтических препаратов, включая резерпин (антигипертензивное средство), индометацин (нестероидное противовоспалительное средство), винбластин (противораковое средство), суматриптан (против мигрени), а также рекреационные наркотики, такие как ЛСД и псилоцибин. (Чтобы было ясно, это не означает, что индол будет демонстрировать какие-либо свойства этих молекул.)
Indole |
Psilocybin |
Serotonin |
Sumatriptan
|
Изовалериановая кислота
Это соединение описывается как «потное, сырное». Он входит в состав масла корня валерианы, сыров (особенно прогорклых) и является ключевым отдушкой запаха ног, наряду с масляной и пропионовой кислотами. Концентрация изовалериановой кислоты ниже нормы является маркером меланомы (Kwak et al 2013).
Isovaleric acid
Изовалериановая кислота вырабатывается кишечными бактериями в толстой кишке путем ферментации аминокислоты лейцина. Она также может поступать из пищевых источников. Молочные и мясные продукты, вяленое мясо и ферментированные продукты — все это хорошие источники. Она часто присутствует в больших количествах, когда пища начинает разлагаться. Изовалериановая кислота особенно распространена в пиве и винах, приготовленных с использованием дрожжей Brettanomyces.
С точки зрения диагностики в крови и поте людей с изовалериановой ацидемией обнаруживают повышенные по сравнению с нормой уровни. Это редкое наследственное нарушение обмена веществ, которое может вызывать ацидоз, рвоту, вялость и сильный запах тела, которые обычно проявляются вскоре после рождения или в раннем детстве. Это вызвано дефицитом митохондриального фермента изовалерил-КоА-дегидрогеназы (IVD), который помогает расщеплять изовалериановую кислоту. Без достаточного количества МПД изовалериановая кислота накапливается в крови.
В увлекательном исследовании Szczesniak et al (2015) обнаружили сильную корреляцию между повышенным содержанием изовалериановой кислоты в фекалиях, бактериями, которые выделяют изовалериановую кислоту в больших количествах, и депрессией. Как мы уже видели, изовалериановая кислота коррелирует с диетой с высоким содержанием красного мяса, и есть некоторые свидетельства того, что диета с высоким содержанием красного мяса коррелирует с депрессией (Mofrad et al 2021).
Летучие маркеры болезни
Диагностика заболеваний по исследованию мочи имеет долгую историю! Шумерские и вавилонские врачи 4000 г. до н.э. записали свою оценку мочи на глиняных табличках, а санскритские медицинские труды 100 г. до н.э. описывают 20 различных видов мочи. В Средние века почти каждое известное состояние было связано с различными характеристиками мочи, и к 1000 году нашей эры «анализ мочи» стал непревзойденным диагностическим инструментом, и в качестве ориентира использовались диаграммы, такие как приведенная ниже (Армстронг, 2007). Сегодня врачи также исследуют мочу, но это делается в лаборатории, как и большинство диагностических тестов. Но запах возвращается в диагностике.
Средневековый ключ к диагностике мочи. изображение предоставлено: У. Биндер, Epiphaniae medicorum, 1506. Коллекция Wellcome.
Диагностика болезней с древних времен до викторианской эпохи была гораздо более сенсорной, чем сегодня. Обоняние пациента, и особенно обоняние и исследование его мочи (иногда пробуя ее на вкус, как рекомендовал Гиппократ), было более важным в западной медицине, чем диагностика пульса. Сладкий (медовый/кленовый сироп) запах и вкус диабетической мочи восходит к происхождению названия в Древней Греции. Сахарный диабет можно примерно перевести как «пропустить медовую воду». Этот диагноз диабета был формализован в 17 веке английским врачом Томасом Уиллисом.
Если диабет не полностью контролируется, может развиться кетоз или кетоацидоз. В этом сценарии тело начинает сжигать жир для получения энергии, что приводит к потенциально фатальному накоплению кетонов в крови и моче и запаху ацетона (фруктовый, яблочный кетон) изо рта. Неудивительно, что обычные летучие вещества в моче здорового человека включают в себя некоторые неприятно пахнущие соединения, такие как индол, скатол и диметилтрисульфид, но я был поражен, обнаружив, что наиболее распространенным одорантом является ванилин, основное ароматическое соединение ванили (Wagenstaller и Бюттнер, 2013).
Многие болезненные состояния связаны и были связаны с неприятным запахом тела. То, что они часто не описываются подробно (кроме слов «неприятный», «оскорбительный» и т. д.), возможно, связано с отсутствием нашего языка для описания запахов в целом. Большинство инфекционных заболеваний, особенно бактериальных, вызывают неприятный запах – инфицированные раны, бубонная чума, оспа, дифтерия и т.д.
У нас более сильная связь между (неприятным) запахом и болезнью, чем между (приятным) запахом и здоровьем, что, вероятно, связано с тем, что осознание угрозы важнее для нашего выживания (Bulsing et al 2009). Все организмы, какими бы примитивными они ни были, имеют механизмы, которые реагируют на химические угрозы, и у людей это называется «комплексом хемосенсоров» (Green 2012). Если мы чувствуем запах чего-то пахучего в очень сильной концентрации, мы можем воспринимать это как раздражение, что является предупредительным сигналом. Это весьма заметно с некоторыми эфирными маслами, такими как тимьян и мята перечная.
ТАБЛИЦА 2: Некоторые болезненные состояния с очевидной корреляцией с неприятным запахом (из Penn & Potts 1998; Shirasu & Touhara 2011)
Человеческие «носы»
Врачи, медсестры и лаборанты часто могут определить заболевание по запаху, хотя прямое обнюхивание пациентов — не самое популярное времяпрепровождение, особенно сегодня. Следующий отрывок взят из Cambau & Pojak (2020).
«Многие микроорганизмы производят характерные и узнаваемые запахи, и опытные микробиологи могут распознавать определенные роды и даже виды микробов, просто обнюхивая культуральные чашки. Candida spp., Clostridioides difficile (ранее Clostridium difficile), Haemophilus spp., Nocardia spp., Proteus spp., Pseudomonas aeruginosa и группа Streptococcus anginosus являются наиболее узнаваемыми по запаху в лаборатории, и это по-прежнему полезно для рутинной идентификации in vitro выбранных возбудителей.
Некоторые опытные клиницисты и медсестры могут также надежно диагностировать инфекционный мононуклеоз у пациентов по типичному запаху изо рта, C. difficile и ротавирусную диарею по типичному запаху стула, инфекцию мочевого пузыря по аммиачному запаху мочи, раневые инфекции, вызванные P. aeruginosa, по «фруктовому» запаху, бактериальную вагиноз по «рыбному» запаху, дифтерия по запаху сладкого пота и газовую гангрену по характерному запаху».
Joy Milne at APOPO in Tanzania, credit: APOPO, Joy Milne
Возможно, вы слышали о «женщине, которая чует болезнь Паркинсона». Эту женщину зовут Джой Милн, и у нее есть невероятная история, которая в настоящее время помогает тысячам пациентов с болезнью Паркинсона.
Все началось с того, что она заметила изменение запаха тела своего мужа. Внезапно у его тела появился «неприятный дрожжевой запах», который не исчезал даже после того, как он принял душ. Но только 20 лет спустя, после того как у Леса диагностировали болезнь Паркинсона, Джой поняла, что в запахе есть нечто большее, чем просто личная перемена. Они пошли на собрание группы поддержки, и комната, заполненная пациентами с болезнью Паркинсона (БП) и членами их семей, имела тот же запах, который она узнала от своего мужа.
Полезно знать, что Джой Милн гиперосмична, то есть ее обоняние необычайно острое, поэтому она может улавливать запахи, не воспринимаемые большинством людей. Когда ученые в Эдинбурге, где живет Джой, услышали о ее способности обнаруживать болезнь Паркинсона по запаху, она согласилась принять участие в пилотном исследовании, тесте на запах футболок от 12 человек - 6 с диагнозом БП и 6 здоровых. Первоначально результат Милн показал 11/12 успеха обнаружения, однако у контрольного субъекта, которого она неправильно идентифицировала, позже был диагностирован БП, что повысило ее точность до 100% (Morgan 2016).
Как мы уже видели, диагностика состояния на основе его обонятельного паттерна не является чем-то совершенно новым. Однако пример г-жи Милн показывает, что диагноз может быть поставлен за годы до появления каких-либо физических симптомов. Как и в случае любого состояния здоровья, раннее выявление означает лучшие результаты, повышение качества жизни, а также полезно для системы здравоохранения, поскольку раннее вмешательство менее требовательно к ресурсам.
(s)-(-)-Perillaldehyde |
Octanal |
Муж Джой, Лес, к сожалению, скончался, но она продолжает работать с исследовательскими группами, чтобы определить конкретные соединения, ответственные за характерный запах болезни Паркинсона. Было установлено, что запах присутствовал в областях с повышенным выделением кожного сала, таких как лоб и верхняя часть спины, и отсутствовал в подмышечных впадинах. После серии аналитических тестов основными идентифицированными соединениями являются перилальдегид (они являются ключевым одорантом в листьях шисо), октаналь и гексилацетат (Sinclair et al 2021, Trivedi et al 2019). Первые системы оценки ИИ были протестированы в ходе исследования, идентифицирующего образцы с точностью 70,8%, что делает их полезными для ранней диагностики болезни Паркинсона (Fu et al., 2022).
Диагностические собаки
Было сказано, что собаки могут лучше идентифицировать других существ по запаху, чем люди, но люди могут лучше относиться к изысканным винам и ароматам! Собаки действительно превосходят людей в плане обоняния, но это не означает, что у людей плохое обоняние — у нас его нет.
«Собак-ищейку» обычно обучают и используют для конкретных целей, связанных с их обонятельным мастерством, таких как отслеживание и обнаружение запрещенных наркотиков, взрывчатых веществ, валюты, живых тел или трупов. Дополнительным преимуществом является то, что собаки проворны и подвижны, поэтому могут залезть на щебень или большой грузовик и передвигаться, следуя своему носу. Ту же задачу можно было бы выполнить с помощью «роботов-ищеек», но у нас пока нет технологии, позволяющей имитировать ловкость или остроту обоняния собак.
Menthone
Есть также «медицинские собаки», которые обучены чувствовать конкретный медицинский кризис до того, как он произойдет. Шкала времени может составлять от нескольких секунд до часа и может включать гипергликемию, гипогликемию, нарколепсию, эпилепсию или мигрень (Lippi & Heaney 2020). В диссертации 2017 года шесть летучих органических соединений были обнаружены на коже людей сразу после приступа и три соединения в их слюне. Единственным соединением, обнаруженным в обоих местах, был ментон (Davis 2017). Это было первое исследование такого рода.
В более позднем исследовании с использованием семи золотых каракулей, обученных предупреждать о страхе или эпилепсии, было идентифицировано девять уникальных ЛОС, и из них ментон считался наиболее показательным отдельным соединением. Авторы предполагают, что и страх, и эпилепсия вызывают одинаковую реакцию ЛОС, и выдвигают гипотезу о том, что ментон может быть новым человеческим феромоном, хотя и признают, что не существует известного механизма биосинтеза ментона (Maa et al 2021).
Собак также с некоторым успехом используют для выявления инфекций Covid-19 и длительного Covid (Twele et al 2022).
Преимущества использования собак
Ловкость/мобильность
Повышенная чувствительность к некоторым молекулам
Способность реагировать на сложные смеси
Недостатки использования собак
Обонятельная усталость
Стоимость обучения
Проблемы расширения
Не может быть «стандартизирован» для получения стабильных результатов
Африканские гигантские сумчатые крысы
Эти крупные и долгоживущие животные (Cricetomys ansorgei) обладают необычной для грызунов остротой обоняния, возможно, из-за размера их обонятельной луковицы и коры по сравнению с их телом. Это привело к тому, что их научили вынюхивать наземные мины, но их обоняние теперь также используется для обнаружения болезней, в частности туберкулеза — видео здесь
Африканская гигантская сумчатая крыса
Крысы, обученные танзанийской неправительственной организацией Apopo, в настоящее время используются в нескольких медицинских центрах Мозамбика, Танзании и Эфиопии. Согласно Kanaan et al 2021, они могут оценить 140 образцов мокроты за 40 минут с очень высокими уровнями специфичности и чувствительности.
eNoses
Разработка электронных носов находится в зачаточном состоянии, но мало кто сомневается, что, возможно, всего через несколько лет у нас появятся серийно выпускаемые, надежные, портативные и эффективные "электронные носы". У них будет много применений помимо диагностики, например, для контроля качества во многих отраслях, но мы еще не достигли этого уровня.
Последние тренды
Мы открываем важность обоняния и, как следствие, важность летучих соединений во всей экосистеме, в которую, конечно же, входят и человеческие тела. Опираясь на некоторые старые практики, интересно видеть, как современные исследования охватывают развитие, чтобы найти практическое применение.
Огромное количество соединений, которые можно найти в человеческом запахе, ошеломляет, поэтому этот обзор обязательно был ограниченным. Я хотел исследовать некоторые соединения и соединения, которые показались мне интересными либо из-за их пересечения с ароматерапией, либо из-за того, как они влияют на наш подход к здоровью.
Таблица 3: Избранные предполагаемые летучие маркеры болезненных состояний, которые также обнаруживаются в эфирных маслах. Нажмите, чтобы открыть полную таблицу в формате PDF.
Автор
https://tisserandinstitute.org/human-volatilome/