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嗅出疾病

2019-11-22石楠

大自然探索 2019年11期
关键词:疟原虫体味疟疾

石楠

人体会不断释放多种多样的挥发性化合物,散发各种复杂气味。人体不同区域释放的挥发性化合物的组成与遗传特征有关,并随年龄、饮食结构和生理状况的变化而变化,因此体味可以被视为个体的“气味指纹”。

科学家认为,当身体不适时“气味指纹”会发生变化,甚至每一种疾病都有独特的气味特征。英国妇女米尔恩能闻出帕金森病的气味。该病的早期诊断非常困难,患者通常在疾病发展到一定程度才出现症状。米尔恩在丈夫被诊断患有帕金森病前6年,就闻到他身匕散发出—种特殊的“麝香味”。在丈夫被确诊患该病后,米尔恩结识了其他很多帕金森病患者,发现他们身上都有这种气味。研究发现,帕金森病患者的皮脂中有些挥发性成分与健康人的差异很大,这可能是造成特殊气味的原因。大多数人闻不到这种气味,因此米尔恩被称为“超级嗅觉者”。

对于一些嗅觉灵敏的动物而言,分辨疾病的气味并非难事。当人体生理状况发生改变时,这些动物很容易察觉人体的体味与平常不同。如果我们能找出疾病的化学特征,并制造出模仿动物嗅觉的传感装置,就可以通过体味变化实现对一些疾病的早期诊断。

疾病的气味

人体的体味由数百种挥发性化合物组合而成。这些化合物主要通过代谢途径从体内各种细胞分泌出来,最终通过呼吸、皮肤、尿液和粪便等排放到外部环境中。疾病通过影响代谢过程而产生新的挥发性化合物,或改变“气味指纹”的组成,从而造成体味变化。

人类的嗅觉通常难以察觉这样的变化,但有些疾病具有明显的特殊气味,就算普通人也能闻出来。古代医生早就意识到体味变化和疾病之间的联系。例如,古希腊名医希波克拉底发现有几种疾病可能造成尿液异味。

代谢类疾病往往导致某些代谢产物在体内大量积累,如果这些代谢产物属于挥发性化合物,就可能产生明显异味。以糖尿病患者为例,他们的糖代谢异常,往往会消耗较多脂肪酸为身体供能,而脂肪酸分解代谢产生酮体,过多的酮体主要通过尿液和呼吸排出体外,因此糖尿病患者的尿液和呼出的气体可能含有挥发性酮类,产生类似于发酵水果的气味,也有人将其描述为“烂苹果味”。体内酮体堆积过多可能造成酮症酸中毒,这种情况多见于1型糖尿病患者,患者发病时呼气中的“烂苹果味”会很明显。

有的疾病甚至以其气味得名。“枫糖尿症”是一种遗传性代谢疾病,其患者不能正常分解亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸等支链氨基酸,导致这几种氨基酸及其副产物(支链酮酸)在体内累积。一部分酮酸随尿液排出,使患者的尿液具有微甜的香气,闻起来像枫糖浆或焦糖。一些患者的耳垢也具有这种气味。

微生物在人类体味构成中起着重要作用,例如“汗臭味”就是皮肤微生物分解皮脂和汗液成分形成的。某些微生物感染可能使人体散发特殊气味:外伤感染的溃烂部位往往散发出腐烂气味;霍乱(霍乱弧菌感染)患者的粪便有微甜气味;伤寒(伤寒沙门氏菌感染)患者的体味闻起来像烤面包的气味。

此外,一些毒素也会导致体味变化。例如,砷或铊中毒会使体味变得像大蒜气味,氰化物则会让呼出气体具有苦杏仁味。

疟疾的气味

科学家正在研究利用气味诊断疟疾的方法。疟疾是热带和亚热带常见的寄生虫传染病,其病原体一疟原虫通过蚊子叮咬传播。

虽然人类己掌握了多种预防和治疗疟疾的方法,但抗击疟疾的工作在一些地区一直进展不大。其中一个原因是,一些人感染疟原虫后却没有出现疟疾症状,从而成为隐形的传染源。科学家发现:感染疟原虫的人,身体会散发出对蚊子很具吸引力的气味,促使更多蚊子从感染者身上吸取带有疟原虫的血液;另一方面,疟原虫会增强蚊子的嗅觉,使其能更高效地追踪下一个人类受害者。

科学家决心找出到底是什么化学物质在吸引蚊子。他们从患有疟疾的儿童的袜子上收集气味样本,并分析构成气味的挥发物质成分。科学家在蚊子用于探测气味的触角上安装了微型电极,然后让蚊子分别接触不同的挥发物成分。电极测量到神经电信号越强,就表明相应的成分对蚊子吸引力越强。结果显示,最吸引蚊子的是一些挥发性醛类物质,包括庚醛、辛醛和壬醛等。

尽管蚊子对疟疾气味很敏感,却很难利用这种特性来帮助人类诊断疟疾。但有一种动物能做到这一点,这就是狗。狗的嗅觉很灵敏,因为它们的鼻子里有1.25亿~3亿个嗅觉感受器,而人类只有500万个。就像缉毒犬和排爆犬能嗅出毒品和爆炸物一样,经过特殊训练的医学检测犬能通過气味辨别疟原虫携带者。

英国科学家与冈比亚(非洲国家,属于疟疾疫区)同行合作,收集了400名无疟疾症状的儿童穿了24小时的袜子,并对这些儿童进行血液检测,以确定其中哪些儿童感染了疟原虫。这些袜子被用来训练4只狗,让它们区分携带疟原虫的儿童和健康儿童的气味。最近进行的第一次双盲测试的结果显示,这些狗的嗅探准确率达73%。

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