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

Но именно у маленьких пациентов болезнь трудно диагностировать. Для тестирования функционирования легких на спирометре у них не хватает нужной силы выдоха или попросту желания. «Большинство четырехлетних еще не могут надуть воздушный шарик, — говорит Зеноби. — Часто в дошкольном возрасте преходяще возникает свистящее дыхание, которое пугает родителей сходством с симптомом астмы. В отсутствие диагностических процедур врачам иногда приходится по их настоянию прописывать совершенно ненужные стероиды». У двух третей детей нарушение дыхания с возрастом проходит само собой. Медикаменты здесь только лишняя нагрузка на здоровый организм. В цюрихском детском госпитале врачи, в рамках опыта, надевают маленьким пациентам дыхательную маску, соединенную с масс-спектрометром. Зеноби убежден: биомаркеры можно измерить и без усиленного выдоха.

Цюрихские анализаторы, каждый по 450 000 евро, относятся к самым чувствительным в мире. Они улавливают летучие соединения в концентрации одной триллионной объема воздуха. Каждая проба, взятая докторантом Мартином Гауггом для проекта, содержит в среднем 870 VOC по последним данным. Гаугг уверен, что их значительно больше, просто некоторые вещества не даются в руки исследователей из-за своей ничтожной концентрации: «До сих пор нет таких технических средств, которые могли бы подтвердить это». Из идентифицированных VOC около двухсот одинаковы в дыхании каждого человека. Остаток варьируется. Ведь летучие органические соединения образуются не только в процессе обмена веществ организма. Мы получаем их также из внешнего мира. К большинству эндогенных — присущих организму — соединений принадлежит, например, изопрен, который, вероятно, связан с выработкой холестерина, и ацетон, который встречается не только в средствах для снятия лака, но и как побочный продукт сжигания жира в клетках. Оттуда эти вещества попадают в кровь, через стенки капилляров диффундируют в легочные альвеолы и с потоком воздуха выводятся наружу. Но целый ряд VOC имеют экзогенное происхождение, то есть родом из окружающей среды. «В каждой пробе мы находим, например, фталаты», — говорит Зеноби. Это пластификаторы из пластиковой продукции, которые подозреваются в том, что влияют на гормональную систему: ДЭГФ, ББФ и ДБФ могут влиять на репродуктивную способность. В опытах над животными ДЭГФ повреждала щитовидную железу и гипофиз. Фталаты содержатся в упаковках пищевых продуктов, пластиковых бутылках, игрушках, напольных покрытиях и даже в компьютерах. Под влиянием температуры, света, влажности и кислорода они улетучиваются — а мы вдыхаем. Надеюсь, и полностью выдыхаем? «Сколько их зависает в организме, еще вопрос», — усмехается Зеноби. Гель на волосах таксиста, свежескошенный газон перед лабораторией, новые кроссовки врача, проводящего измерения, — всё оставляет след в нашем дыхании. Из-за этого по сравнению с анализом крови или мочи такой маркер — ненадежный информатор: изменчивый, всегда «проездом».

Возможно, по этой причине первые опыты сотрудничества цюрихских ученых со швейцарской станцией допинг-контроля протекали не столь успешно, как ожидалось. Из шести подвергшихся проверке веществ анализ дыхания выявил только два. Так что не всё, чем тело можно подстегнуть или притормозить, релевантно дыханию. Один студент привел на тестирование в лабораторию Зеноби двадцать своих знакомых, «балующихся травкой». Масс-спектрометр остался слеп к употреблению марихуаны. Неважно, затягивались ли они глубоко или — как тогдашний президент Клинтон: «I did not inhale» [51] I did not inhale ( англ .) — «Я не вдыхал». — только попыхивали.

Допинг — это, конечно, тема профессиональных спортсменов. Большинство людей, наоборот, были бы счастливы, если хоть чуть-чуть станут заметны результаты их усилий на беговой дорожке, на теннисном корте или на противном тренажере для мышц живота в фитнес-клубе. Одно утешает: кто борется с лишним жирком, не обязательно мучает себя понапрасну. По поводу образующихся в клетках VOC ученые из Цюриха смогли доказать, что сжигание жира не у всех происходит одинаково. Одним нужны б о льшие нагрузки, другим — меньшие, пока дыхание не насытится ацетоном. Ацетон — сигнал того, что жир сжигается. Эффект сжигания, по утверждению многих, примерно одинаков: максимальная потеря жира наступает через три часа после занятий. По дыханию можно прочесть и скорость метаболизма некоторых медикаментов. Эпилептик, справляющийся с приступами медикаментозно, мог бы посредством пробы дыхания точнее определять время приема следующей дозы — и по необходимости увеличивать или сокращать промежуток. Даже наши чувства оставляют свой след в воздухе. Известно, что растения и насекомые предостерегают или привлекают с помощью ароматов. Способны ли на это люди — вопрос спорный. Согласно некоторым исследованиям, новорожденные реагируют на летучие вещества из сосков материнской груди, а запах женских слез снижает уровень тестостерона у мужчин. Правда, еще ни один человеческий феромон не идентифицирован достоверно. В поисках доказательств ученые из химического института Общества Макса Планка и Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце собирали пробы дыхания в кинотеатре. Были выбраны шестнадцать фильмов в разных жанрах: комедии, например «Невероятная жизнь Уолтера Митти», или экшн, вроде трилогии «Хоббит». Пока тестируемые смотрели фильм, исследователи анализировали воздух в зале. Он менял свой состав в наиболее комичных и драматичных сценах. Особенно в «Голодных играх: И вспыхнет пламя». Дважды показатели углекислого газа и изопрена значительно повышались, причем на каждом сеансе: когда загорается платье главной героини Китнисс и когда начинается решающая битва. Эти вещества, выделяющиеся при напряжении или радости, «могут интерпретироваться как эволюционно полезный сигнал тревоги или отбоя, при условии, что его воспринимают другие», — делают вывод ученые из Майнца. Одного они не готовы исключить: среди пациентов может попасться слишком нервный, который невольно повлияет на свой результат в масс-спектрометре. Пока пойманные молекулы и их значение не соотнесены однозначно, медикам проблематично выносить вердикт на основании данных лишь этих измерений.

Ренато Зеноби надеется, что в ближайшие годы научные лакуны будут заполнены и его исследовательской группой, и другими. Так же, как произошло при расшифровке генома человека. Первое секвенирование, технология «прочтения» генетического кода, длилось тринадцать лет и стоило значительно больше двух миллиардов долларов. Сегодня эта услуга предоставляется за пару тысяч, а поверхностный анализ ДНК — меньше чем за сто долларов. И всего за один-два дня. Технология методов секвенирования нового поколения (СНП) позволяет это. Участвующие в Цюрихском проекте инженеры, со своей стороны, вносят вклад в то, чтобы масс-спектрометрия стала доступна в повседневном пользовании: они уменьшают габариты. В виде сенсоров в спортивной одежде мини-прибор однажды сможет сигнализировать на пробежке, оптимально ли сжигание жира или стоит поднажать. Благодаря миниатюрным датчикам мобильные телефоны могут стать портативными масс-спектрометрами, которые будут держать под контролем состояние больного и регулярно отправлять данные напрямую врачу. Один из новейших сенсоров в лаборатории уменьшен до шарика в шариковой ручке, и он показывает, насколько чувствительными могут быть портативные измерительные приборы: каждый раз, когда кто-то входит, на мониторе меняются значения — неожиданный побочный эффект. Однако он навел исследователей на мысль: создать комбинацию из различных сенсоров, которые будут, помимо ацетона, аммиака и изопрена, измерять углекислый газ и влажность — невидимые следы, оставленные нашим дыханием. Жертвам лавин и землетрясений такой прибор может в будущем спасти жизнь.