Джессика Браун - Поговорим о дыхании. Дар, который мы не ценим

Случай с боксером-исполином принес спирометру известность. Однако нашлось и немало критиков. В то время врачи приноровились ощупывать и обнюхивать пациентов. Неужели теперь машины, которые с недавнего времени задают тон на заводах, вторгнутся и в приемный покой? Никаких спирометров! Джон Хатчинсон пришел в ярость. Все его тесты напрасны? Его снова тянет на рудники, на сей раз в Австралию. В штате Виктория недавно открыли золотые россыпи, богатейшие в мире. В 1852 году он бросает дело, оставляет всё жене и детям и восходит на корабль. Заразился ли он «золотой лихорадкой», как и пятнадцать тысяч его соотечественников? Или его погнала, как и Рене Лаэннека, чахотка? Почувствовал ли он, что его дыхание слабеет? В любом случае счастья он в Австралии не нашел. Через девять лет Хатчинсон отправляется под парусом на острова Фиджи, где и умирает в том же году.

Джон Хатчинсон выяснил, что на основе сокращения жизненной емкости легких — то есть максимального объема воздуха, который человек способен выдохнуть за один раз, — можно предсказать снижение продолжительности жизни. Много лет спустя исследования докажут это, в том числе престижное «Framingham Heart Study» [50] Framingham Heart Study ( англ .) — «Когортное сердечно-сосудистое исследование Фрамингема». . С 1948 года жители небольшого городка Фрамингем в США проверяются систематически каждые два года — сейчас уже третье поколение. В том числе тестируются на спирометре. Через четыре года после первого раунда исследований стало ясно, что этот быстрый и несложный тест лучше многих других методов обнаруживает сердечно-сосудистые заболевания. Однако широкого распространения он так и не получил — факт, весьма критикуемый экспертами. В то время как почти каждый немец на приеме у врача или в домашних условиях привычен к измерению кровяного давления — такой же неинвазивный метод, — лишь немногие знают свою жизненную емкость. Это при том, что давно существуют спирометры для домашнего пользования, размером с мобильный телефон и стоимостью значительно меньше. Во многих врачебных кабинетах также стоят такие измерительные приборы, которые выглядят как стационарный телефон с трубкой на проводе. Но их в основном применяют лишь тогда, когда проблемы с дыханием уже возникли или, наоборот, должны быть предотвращены: например, в спортивной медицине. Либо пульмонологам требуется проверить, как больной астмой реагирует на лечение или не обострилась ли ХОБЛ.

Так и масс-спектрометр в лаборатории Ренато Зеноби, анализирующий в Цюрихе элементы моего дыхания, хоть и находится пока на ранней стадии тестирования, уже может показать, не прогрессирует ли ХОБЛ. «В одной подгруппе пациентов мы нашли биомаркеры, которые объявляют об ухудшении», — рассказывает профессор, кликая мышкой по сталагмитам на мониторе. Я затаила дыхание. «У вас нет ХОБЛ», — выдает он вердикт, не отрывая взгляда от измеренных молекул. Тут пронесло! Тем не менее я под впечатлением того, что болезнь можно исключить за несколько минут. Без стетоскопа и иголки в вену. И ничего не надо отправлять на анализ. Вся информация в реальном времени на экране.

«Выдыхаемый нами воздух столь же индивидуален, как отпечатки пальцев», — говорит Зеноби. Двести миллилитров, которые я выдула в аппарат, как и у других, богаты азотом, кислородом, углекислым газом и водой. Но ученых интересует оставшаяся 0,000001 %, мизерная концентрация VOC, летучих органических соединений. Они были обнаружены в дыхании в 1971 году химиком Лайнусом Полингом из США. Лауреат двух Нобелевских премий, он посадил одного из своих докторантов на строгую диету в течение нескольких дней, чтобы нейтрализовать его кишечную флору для эксперимента. Потом попросил его подуть через трубку, обложенную льдом, и проанализировал замороженные компоненты с помощью газового хроматографа. Их оказалось значительное количество: двести пятьдесят VOC в выдохнутом докторантом воздухе группа Полинга смогла идентифицировать. До сих пор никто и не подозревал, что состав воздуха настолько комплексный. На сегодня известно уже около трех с половиной тысяч веществ, которые могут в нем встречаться. Но не их значение. Поэтому анализ выдыхаемого воздуха остается проблемой, которая еще ждет своего решения. То есть среди тысяч составляющих надо найти те биомаркеры, которые в определенных комбинациях типичны для картины конкретного заболевания.

К наиболее изученным в настоящее время относятся окись азота (NO), окись углерода (CO) и углеводороды этан и пентан. Окись азота — бесцветный ядовитый газ, состоящий из атома азота и атома кислорода. Он долго считался исключительно ядом окружающей среды: вредный побочный продукт работы дизельных двигателей и мусоросжигательных установок, который выжигает дыхательные пути и делает дожди кислотными. Однако в 1987 году группа специалистов по кровообращению, сотрудничавшая с британо-гондурасским фармакологом Сальвадором Монкадой, доказала, что окись азота образуется и в человеческом организме. Ответственный за ее производство энзим, очевидно, относится к группе белков, которым много миллиардов лет. Он мог сохраниться как остаток метаболизирующих бактерий, из которых эволюционировали млекопитающие. В организме этот высокореактивный газ среди прочего регулирует кровяное давление, расширяет кровеносные сосуды и обеспечивает оптимальное кровообращение половых органов. В воздухе, выдыхаемом астматиками, повышенное содержание окиси азота означает, правда, не активную половую жизнь, а продолжительную воспалительную реакцию в бронхах.

Окись углерода, второй из хорошо изученных газов, также долгое время считался сугубо высокотоксичным компонентом выхлопных газов. Сегодня известно: он образуется в любом организме при уменьшении эритроцитов в печени и селезенке. Среди многочисленных углеводородов, присутствующих в дыхании, достаточно исследованы этан и пентан. Они служат индикаторами окислительного стресса, при котором свободные радикалы разъедают клеточную мембрану. При сахарном диабете, хроническом воспалении суставов или ХОБЛ их доля в выдыхаемом воздухе увеличивается.

Для того чтобы идентифицировать требуемый биомаркер, сотрудники проекта «Zurich Exhalomics» сравнивают пробы выдыхаемого воздуха пациентов университетского и детского госпиталей с пробами здоровых. Ренато Зеноби говорит, что на каждое заболевание уходит около года. В центре внимания ученых: ХОБЛ, рак легких, пневмония, астма и муковисцидоз, наследственное нарушение обмена веществ. При муковисцидозе измененный ген препятствует переносу солей и воды в клетках. Поэтому выделения желез слишком вязкие, а кроме того, способствуют слипанию дыхательных путей. В Европе один ребенок из двух с половиной тысяч рождается с муковисцидозом. При таком заболевании средняя продолжительность жизни — сорок лет.