Томские ученые выяснили, как пахнет тревога

Они впервые измерили психологическое состояние коллектива по выдыхаемому в помещении воздуху

Весьма необычный эксперимент провели ученые Томского госуниверситета в одном из городских кинотеатров. Они собрали общий выдыхаемый зрителями воздух в зале, чтобы проверить его на наличие коллективного стресса. В лаборатории лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения обозревателю «МК» рассказали о более детальных исследованиях состояния организма человека путем исследования его биологических материалов.

То, что происходит за дверями этой лаборатории, называется необычным словом «метаболомика» — это систематическое изучение уникальных химических «отпечатков пальцев», то есть процессов, протекающих в живых клетках при том или ином заболевании. Направление недавно стало развиваться в мире и пока находится на стадии исследований.

Чем же метаболомика отличается от обычной биохимии, которую сегодня делают в поликлиниках? А тем, что метаболомика дает врачу больше информации по поводу состояния организма. Этот метод позволяет изучать молекулярный профиль в том числе с помощью искусственного интеллекта, чтобы обнаружить ранние признаки серьезных заболеваний.

— Не так давно в университете установили новейшие экспериментальные установки для анализа биоматериалов, при помощи которых мы диагностируем онкологические и сердечно-сосудистые заболевания, диабет и туберкулез по содержанию определенных молекул в крови, слюне и даже в выдыхаемом воздухе, — поясняет сотрудник лаборатории Денис Вражнов. — Это терагерцовый спектрометр, конфокальный рамановский спектроскоп.

При помощи современной техники в лаборатории обнаружили существенное различие на молекулярном уровне между воспалением, предваряющем онкологическое заболевание мозга, и самой глиомой.

— Опыт проводили на специально выведенных лабораторных мышах с ослабленным иммунитетом, — говорит Вражнов. — Выделенные клетки из опухоли человека ввели при помощи шприца в мозг животного. Затем стали наблюдать за развитием глиомы с течением времени. На первой неделе мы видели по сыворотке крови только признаки воспаления, затем, примерно с третьей недели, когда начала развиваться сама опухоль, молекулярная картина сильно поменялась. Мы даже подумали сначала, что ошиблись в измерениях, однако после проверки выяснилось, что метаболиты предонкологического воспаления действительно сильно отличаются от метаболитов самой опухоли. Это поможет в будущем различать различные стадии заболевания.

— Дан ли уже учеными ответ на вопрос — может ли живое существо заразиться от другого онкологическим заболеванием через кровь или слюну?

— Это всех очень интересует. До последнего времени были лишь работы, которые показывали, что вирус папилломы может вызывать рак матки. Недавно появилась гипотеза насчет глиомы — есть работы, которые говорят о том, что может быть связь между бактериями тонкого кишечника и этой серьезной патологией, а также болезнью Альцгеймера и Паркинсона.

— Все настолько взаимосвязано?!

— Да, сегодня ни у кого уже не вызывает сомнения утверждение о тесной взаимосвязи мозга с другими органами.

Не менее интересные исследования провели в лаборатории и с выдыхаемым воздухом. Это сейчас нам кажется данный метод какой-то экзотикой, но в будущем он, возможно, станет обыденностью для районных поликлиник. Ведь благодаря ему можно также на более ранней стадии обнаружить нелады со здоровьем.

Иногда появляется необходимость провести быструю и неинвазивную диагностику. Чего проще будет попросить человека просто подышать в трубочку, как сейчас делают сотрудники ДПС по отношению к потенциально нетрезвым водителям, — говорит Вражнов. — Только благодаря современным молекулярным методам в таком воздухе можно будет обнаружить не только алкогольные пары, но и тончайшие молекулярные связи, которые расскажут, к примеру, о начинающемся туберкулезе, сахарном диабете, развивающемся инфаркте миокарда. 

— То есть, к примеру, у диабетиков в выдохе меняются концентрации определенных веществ?

— Да, например, это концентрация аммиака. При развивающемся инфаркте примерно те же компоненты показывают уже другие соотношения. Изменения обычно возникают в крови, она разносится к легким, и за счет газообмена вещества поступают в выдыхаемый воздух.

Прошу продемонстрировать, как происходит забор выдыхаемого воздуха и его исследование. Научный сотрудник приглашает женщину-добровольца пройти тест у меня на глазах. Ей приносят… одноразовый мочеприемник. Да-да, по словам сотрудницы, пока не разработано специального приспособления, он является самым удобным для сбора выдыхаемого воздуха.

— Вообще-то по правилам забор воздуха делается ранним утром, на голодный желудок, — поясняет лаборант. — Чтобы правильно сделать выдох в мочеприемник, делаются два глубоких вдоха для успокоения, а третий вдох набирает ту самую порцию воздуха, который пойдет на анализ.

Наш доброволец начинает выдыхать, и когда воздуха в легких остается примерно половина, ей подают трубочку. Воздух наполнил резервуар, его подсоединяют к газоанализатору, который измеряет его по всему спектру составляющих его компонентов. 

Дальше ждем информацию на мониторе компьютера. По словам ученого, если с организмом все в порядке, должен появиться график с четырьмя пиками, если пиков будет меньше — надо бить тревогу. К счастью, в случае с нашим добровольцем результат оказался благополучным.

Не так давно таким же методом, по выдыхаемому воздуху, ученые лаборатории пробовали диагностировать депрессию. Сначала набрали данные, исследовав воздух, которым дышали больные в клинике, затем сравнили его с контрольной группой и выявили общие характеристики, характерные для пациентов с заболеванием. 

— Интересный момент. Когда мы проводили свои исследования, нас попросили проверить, сохранились ли признаки депрессии в выдыхаемом воздухе у тех, кто уже прошел лечение, — говорит Денис Александрович. — Оказалось, что у некоторых пациентов в группе, которую уже готовили к выписке, на молекулярном уровне картина не изменилась.

— И о чем это говорило?

— Скорее всего, это было свидетельством того, что результаты лечения, которые показались достаточными для выписки, с точки зрения психиатра, были недостаточными, с точки зрения молекулярных биологов. Значит, болезнь могла достаточно быстро вернуться вновь.

— То есть в будущем выдыхаемый воздух может стать своего рода контрольной процедурой перед выпиской?

— По всей видимости, да.

— Какие еще психологические или психиатрические отклонения можно обнаружить по выдыхаемому воздуху?

— Мы проводили исследования в случаях с биполярным расстройством и обычным стрессом. Однажды даже провели исследование целого коллектива — зрителей кинотеатра при просмотре весьма драматического фильма. Для этого на протяжении всей картины наши специалисты брали в кинозале пробы воздуха большим шприцем, а потом отправляли его в газоанализатор. Выяснилось, что в воздухе в буквальном смысле слова пахло тревогой, волнением, причем по мере развития сюжета его молекулярная картина становилась все ярче.

— Где это можно было бы использовать, кроме как в кинотеатре?

— Экспресс-измерения состояния человека по выдыхаемому воздуху очень важны на опасных предприятиях, когда от психологического состояния сотрудника может зависеть жизнь целого города. Дать подышать в трубочку можно пилоту перед авиаперелетом, чтобы убедиться, что он находится в душевном равновесии. Что касается групповых измерений, возможно, их в будущем начнут применять для выявления паники среди большого количества людей.

Источник: www.mk.ru